(57)【要約】【課題】本発明の目的は、電子装置の導電性素子を作製するために適した液体処理可能な安定した銀含有ナノ粒子組成物を調製するための、よりコストの低い方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、カルボン酸により安定化された銀ナノ粒子を製造するための方法であって、銀塩、カルボン酸、および第三級アミンを含む混合物を形成するステップと、混合物を加熱してカルボン酸安定化銀ナノ粒子を形成するステップと、を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボン酸安定化銀ナノ粒子を製造するための方法であって、
銀塩、カルボン酸、および第三級アミンを含む混合物を形成するステップと、
混合物を加熱してカルボン酸安定化銀ナノ粒子を形成するステップと、を含むことを特著とするカルボン酸安定化銀ナノ粒子を製造するための方法。
【請求項２】
請求項１に記載の銀ナノ粒子を表面に堆積させるステップと、
銀ナノ粒子を約３００℃よりも低い温度で加熱して導体素子を形成するステップと、を含む方法により製造されることを特徴とする導体素子を含む薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銀ナノ粒子を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次の８つの関連特許出願および本発明の譲受人に譲渡された特許出願が参照され、そのすべては本明細書において参照により完全に本明細書に組み込まれる。
【０００３】
Ｙｉｌｉａｎｇ  Ｗｕら、２００３年１２月１１日出願の米国特許出願第１０／７３３，１３６号（標題「ＮＡＮＯＰＡＲＴＩＣＬＥ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＰＲＯＣＥＳＳ」）。
【０００４】
Ｙｕｎｉｎｇ  Ｌｉら、特許文献１（標題「ＳＴＡＢＩＬＩＺＥＤ  ＳＩＬＶＥＲ  ＮＡＮＯＰＡＲＴＩＣＬＥＳ  ＡＮＤ  ＴＨＥＩＲ  ＵＳＥ」）。
【０００５】
Ｙｉｌｉａｎｇ  Ｗｕら、特許文献２（標題「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＴＯ  ＭＩＮＩＭＩＺＥ  ＣＯＮＴＡＣＴ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ」）。
【０００６】
Ｙｕｎｉｎｇ  Ｌｉら、２００６年１０月５日出願の米国特許出願第１１／５４３，６６１号、標題「ＳＩＬＶＥＲ−ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ  ＮＡＮＯＰＡＲＴＩＣＬＥＳ  ＷＩＴＨ  ＲＥＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＳＴＡＢＩＬＩＺＥＲ」。
【０００７】
Ｙｕｎｉｎｇ  Ｌｉら、２００６年１２月１５日出願の米国特許出願第１１／６１１，２２８号、標題「ＤＥＶＩＣＥＳ  ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ  ＡＮＮＥＡＬＥＤ  ＳＴＡＢＩＬＩＺＥＤ  ＳＩＬＶＥＲ  ＮＡＮＯＰＡＲＴＩＣＬＥＳ」。
【０００８】
Ｙｕｎｉｎｇ  Ｌｉら、２００７年８月１０日出願の米国特許出願第１１／８３７，０２３号、標題「ＳＴＡＢＩＬＩＺＥＤ  ＳＩＬＶＥＲ  ＮＡＮＯＰＡＲＴＩＣＬＥＳ  ＡＮＤ  ＴＨＥＩＲ  ＵＳＥ」。
【０００９】
Ｙｕｎｉｎｇ  Ｌｉら、２００７年１１月２９日出願の米国特許出願第１１／９４６，９２３号、標題「ＳＩＬＶＥＲ  ＮＡＮＯＰＡＲＴＩＣＬＥ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＳ」。
【００１０】
Ｙｕｎｉｎｇ  Ｌｉら、同時出願の米国特許出願第ｘｘｘ号、標題「ｘｘｘ」（２００７１９３２−ＵＳ−ＮＰ、ＸＥＲＺ  ２  ０１９６４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第７，２７０，６９４号明細書
【特許文献２】米国特許第７，３０６，９６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本明細書の様々な実施形態において開示されるものは、安定した高性能のナノ粒子組成物ならびにそれを作成および／または使用するための方法および装置である。
【００１３】
液体堆積法を用いる電子回路素子の作製は、このような技法によって、電子機器用途、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＲＦＩＤタグ、光電池などのための従来の主流のアモルファスシリコン技術の、低コストの可能性のある代替物が提供されるので有益であり得る。しかし、導電率、加工、および実際的な適用のためのコスト要件に適う、機能性電極、ピクセルパッド、ならびに導電性トレース、ラインおよびトラックの堆積および／またはパターニングは、これまで大きな挑戦であった。金属の銀は、電子装置の導体素子として特に注目される。これは、銀は金よりも非常にコストが低く、銅よりも非常に良好な環境安定性を有するためである。
【００１４】
従って、本発明の目的は、電子装置の導電性素子を作製するために適した液体処理可能な安定した銀含有ナノ粒子組成物を調製するための、よりコストの低い方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本出願は、様々な例示的な実施形態において、銀含有ナノ粒子組成物を調製するための方法、ならびにそのように製造される組成物を開示する。ナノ粒子組成物を使用する装置、例えば薄膜トランジスタなども開示される。
【００１６】
いくつかの実施形態では、カルボン酸により安定化された銀ナノ粒子を製造するための方法は、銀塩、カルボン酸、および第三級アミンを含む混合物を形成するステップと、混合物を加熱してカルボン酸安定化銀ナノ粒子を形成するステップと、を含む。
【００１７】
銀塩は、酢酸銀、硝酸銀、銀アセチルアセトネート、安息香酸銀、臭素酸銀、臭化銀、炭酸銀、塩化銀、クエン酸銀、フッ化銀、ヨウ素酸銀、ヨウ化銀、乳酸銀、亜硝酸銀、過塩素酸銀、リン酸銀、硫酸銀、硫化銀、およびトリフルオロ酢酸銀からなる群から選択されてもよい。
【００１８】
カルボン酸は、少なくとも４個の炭素原子または４〜約２０個の炭素原子を有し得る。このようなカルボン酸としては、酪酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、ノナデカン酸、イコサン酸、エイコセン酸、エライジン酸、リノール酸、およびパルミトレイン酸を挙げることができる。
【００１９】
第三級アミンは、次式
【化１】
2010043356.tif 000002
（式中、Ａ、Ｂ、およびＣは、有機基である）
の１つ、または２つ以上のアミン基を含み得る。
【００２０】
より具体的には、第三級アミンは式ＮＲ1Ｒ2Ｒ3またはＲ1Ｒ2Ｎ−Ｒ5−ＮＲ3Ｒ4からなってもよく、式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、およびＲ5は、独立に、アルキル、アリール、置換アルキル、および置換アリールから選択される。
【００２１】
例示的な第三級アミンとしては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルプロパン−１，３−ジアミン、およびＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルブタン−１，４−ジアミンなど、またはそれらの混合物が挙げられる。
【００２２】
カルボン酸の銀塩に対するモル比は、約０．０５〜約１０、または約０．１〜約５であってもよい。第三級アミンの銀塩に対するモル比は、約１〜約５０００、または約１０〜約１０００であってもよい。
【００２３】
混合物は、約５０℃〜約２００℃、または約６０℃〜約１５０℃の温度で加熱されてもよい。混合物は、約５分〜約２４時間、または約１時間〜約８時間の時間加熱されてもよい。
【００２４】
結果として生じるナノ粒子の平均径は、約０．５ナノメートル〜約１０００ナノメートルであり得る。
【００２５】
本方法は、銀ナノ粒子を第１の非溶剤で混合物から分離するステップと、銀ナノ粒子を第２の非溶剤で洗浄するステップと、をさらに含んでもよい。
【００２６】
このような非溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトン、およびＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを挙げることができる。
【００２７】
このような方法の結果生じるカルボン酸安定化銀ナノ粒子も開示される。また、カルボン酸安定化銀ナノ粒子を堆積させ、次いで加熱することにより製造される薄膜トランジスタも開示される。
【００２８】
これらおよびその他の本開示の限定されない特徴は、以下、詳細に開示される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本開示のナノ粒子を含む薄膜トランジスタの第１の実施形態を表す図である。
【図２】本開示のナノ粒子を含む薄膜トランジスタの第２の実施形態を表す図である。
【図３】本開示のナノ粒子を含む薄膜トランジスタの第３の実施形態を表す図である。
【図４】本開示のナノ粒子を含む薄膜トランジスタの第４の実施形態を表す図である。
【図５】本開示の第１の例示的な実施形態に従って形成されたナノ粒子の粒径および分布を示すグラフである。
【図６】本開示の第２の例示的な実施形態に従って形成されたナノ粒子の粒径および分布を示すグラフである。
【図７】先行する方法に従って形成されたナノ粒子の粒径および分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図面は、本明細書に開示される例示的な実施形態を例証する目的のために提示され、それを限定する目的のために提示されるものではない。
【００３１】
本明細書に開示される成分、方法および装置は、添付の図面を参照することにより一層完全に理解することができる。これらの図は、本開示を明示する利便性および容易性に基づく単なる概略図であり、そのため、本装置またはその成分の相対的なサイズまたは寸法を示すことを目的としているものでも、さらに／あるいは、例示的な実施形態の範囲を定義または限定することを目的としているものでもない。
【００３２】
具体的な用語が以下の説明において明確にするために用いられているが、これらの用語は、図面の中で図解される選択された実施形態の特定の構造のみに言及することを目的とするものであり、本開示の範囲を定義または限定することを目的としない。図面および下の次の説明において、同じ数字表示が同じ機能の成分を示すことは当然理解される。
【００３３】
「銀含有ナノ粒子」において用いられる用語「ナノ」は、約１０００ｎｍ未満の粒径をす。実施形態では、銀含有ナノ粒子の粒径は、約０．５ｎｍ〜約１０００ｎｍ、約１ｎｍ〜約５００ｎｍ、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、特に約１ｎｍ〜約２０ｎｍである。別に指定のない限り、本明細書に記載される粒径は、カルボン酸安定剤を表面に有する銀含有ナノ粒子に関する。粒径は、本明細書において、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により決定される、カルボン酸安定剤を除く銀含有粒子の平均径として定義される。
【００３４】
本開示の方法は、カルボン酸安定化銀ナノ粒子を製造する。本方法は、（ａ）銀塩、カルボン酸、および第三級アミンを含む混合物を形成すること、および（ｂ）混合物を加熱してこのようなカルボン酸安定化銀ナノ粒子を形成することを含む。
【００３５】
銀塩は、酢酸銀、硝酸銀、銀アセチルアセトネート、安息香酸銀、臭素酸銀、臭化銀、炭酸銀、塩化銀、クエン酸銀、フッ化銀、ヨウ素酸銀、ヨウ化銀、乳酸銀、亜硝酸銀、過塩素酸銀、リン酸銀、硫酸銀、硫化銀、およびトリフルオロ酢酸銀からなる群から選択されてもよい。
【００３６】
混合物中に用いられるカルボン酸は少なくとも４個の炭素原子を有する。さらなる具体的な実施形態では、カルボン酸は４〜約２０個の炭素原子を有する。例示的なカルボン酸としては、酪酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、ノナデカン酸、イコサン酸、エイコセン酸、エライジン酸、リノール酸、およびパルミトレイン酸が挙げられる。１２個未満の炭素原子を含むカルボン酸を有するナノ粒子は、１２個以上の炭素原子を含むそれよりも有機溶剤に溶けにくい。
【００３７】
第三級アミンは、溶剤および還元剤の両方として用いられる。第三級アミンが使用されるのは、第一級アミンおよび第二級アミンと対照的に、それらがカルボン酸と反応することができないからである。第三級アミンを使用することのもう一つの利点は、第三級アミンが一般に危険でも毒性でもないことである。一方、銀ナノ粒子を形成する先行する方法は、危険かつ毒性の化合物であるヒドラジンまたはフェニルヒドラジンを使用した。
【００３８】
いくつかの実施形態では、第三級アミンは、次式
【化２】
2010043356.tif 000003
（式中、Ａ、Ｂ、およびＣは、有機基である）
の１つ、または２つ以上のアミン基を含む。第三級アミンが１つより多くのこのようなアミン基を含む場合、窒素原子は相互に直接結合しない。例示的な有機基としては、アルキル、アリール、置換アルキル、および置換アリールが挙げられる。
【００３９】
その他の実施形態では、第三級アミンは式：ＮＲ1Ｒ2Ｒ3またはＲ1Ｒ2Ｎ−Ｒ5−ＮＲ3Ｒ4（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、およびＲ5は、独立に、アルキル、アリール、置換アルキル、および置換アリールから選択される）の中の１つにより説明され得る。一般に、アルキル基は１〜約１８個の炭素原子を有し、アリール基は６〜約２０個の炭素原子を有する。アルキル基およびアリール基は、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロ（−ＮＯ2）、アルコキシ、メルカプト（−ＳＨ）などの基で置換されてもよい。
【００４０】
例示的な第三級アミンとしては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルプロパン−１，３−ジアミン、およびＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルブタン−１，４−ジアミンが挙げられる。ヒドラジンは、窒素−窒素結合を含むのでアミンと見なされない。
【００４１】
実施形態では、カルボン酸の銀塩に対するモル比は、約０．０５〜約１０である。より具体的な実施形態では、カルボン酸の銀塩に対するモル比は、約０．１〜約１０であり、約０．１〜５を含む。
【００４２】
実施形態では、第三級アミンの銀塩に対するモル比は、約１〜約５０００である。より具体的な実施形態では、銀塩の第三級アミンに対するモル比は、約１０〜約１０００である。
【００４３】
混合物は、約５０℃〜約２００℃の温度で加熱されてもよい。より具体的な実施形態では、混合物は約６０℃〜約１５０℃の温度に加熱される。
【００４４】
混合物は、約５分〜約２４時間の時間加熱されてもよい。より具体的な実施形態では、混合物は、約１時間〜約８時間の時間加熱される。一般に、混合物は大気圧で加熱される。
【００４５】
結果として生じるナノ粒子の平均径は、約０．５ナノメートル〜約１０００ナノメートルである。より具体的な実施形態では、ナノ粒子の平均径は、約１ナノメートル〜約１００ナノメートルである。
【００４６】
所望により、銀ナノ粒子は、非溶剤、すなわち銀ナノ粒子が不溶性の液体を用いて反応混合物から分離することができる。次いで、銀ナノ粒子は、非溶剤で洗浄することができる。例示的な非溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトン、およびＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドが挙げられる。
【００４７】
本開示の方法は、カルボン酸安定化銀ナノ粒子を作成する一段階プロセスを可能にする。対照的に、先行する方法は、ヒドラジンなどの危険かつ毒性の溶剤中でアミン安定化銀ナノ粒子を形成し、次いで、アミンをカルボン酸で置き換えることを含んでいた。
【００４８】
実施形態では、銀含有ナノ粒子は銀元素または銀複合材料から構成される。銀のほかに、銀複合材料には、（ｉ）１つ以上のその他の金属、および（ｉｉ）１つ以上の非金属の一方または両方が含まれてもよい。適したその他の金属としては、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｉｎ、およびＮｉ、特に遷移金属、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、およびそれらの混合物が挙げられる。例示的な金属複合材料は、Ａｕ−Ａｇ、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ、およびＡｕ−Ａｇ−Ｐｄである。金属複合材料中の適した非金属としては、例えば、Ｓｉ、Ｃ、およびＧｅが挙げられる。銀複合材料の様々な成分は、約０．０１％〜約９９．９重量％、特に約１０％〜約９０重量％の範囲の量で存在してもよい。実施形態では、銀複合材料は、銀と１つ、または２つ以上のその他の金属から構成される金属合金であり、銀は例えば、ナノ粒子の少なくとも約２０重量％、特に、ナノ粒子の約５０重量％超を含む。
【００４９】
実施形態では、例えば、それらを液体堆積法に適合させる（例えば、電子装置の作製のため）などの、銀ナノ粒子（その表面にカルボン酸を含む）のさらなる加工が起こってもよい。このような組成物のさらなる加工は、例として、適当な液体中に銀ナノ粒子を溶解または分散させることであってもよい。
【００５０】
銀ナノ粒子を分散または溶解させて銀ナノ粒子組成物を形成するために用いることのできる液体としては、有機液体または水が挙げられる。例示的な有機液体としては、炭化水素溶剤、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、メシチレンなど、アルコール類、例えば、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールなど、テトラヒドロフラン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、ニトロベンゼン、シアノベンゼン、アセトニトリル、およびそれらの混合物が挙げられる。１つ、２つ、または３つ以上の液体を用いてもよい。２つ以上の溶剤を使用する実施形態では、各々の溶剤は、任意の適した体積比またはモル比、例えば、約９９：１〜約１：９９などで存在し得る。
【００５１】
導体素子の銀ナノ粒子からの作製は、ｉ）印刷、例えば、スクリーン印刷／型紙捺染、スタンピング、マイクロコンタクトプリンティング、インクジェット印刷など、およびｉｉ）コーティング、例えば、スピンコーティング、浸漬被覆、ブレード塗工、キャスティング、浸漬などを含む、任意の適した液体堆積法を用いる実施形態で実行されてもよい。この段階で堆積した銀ナノ粒子は、導電率を示しても示さなくてもよい。
【００５２】
堆積したナノ粒子を約３００℃よりも低い温度で、好ましくは約２５０℃以下の温度で加熱することによりそれらを融合させて、電子装置の導体素子としての使用に適した導電層を形成する。加熱は、例えば約１分〜約１０時間、特に約５分〜約１時間の範囲の時間行われる。加熱は、約１００℃〜約３００℃の温度でなされてもよい。より具体的な実施形態では、加熱は、約１５０℃〜約２００℃、または約１７０℃〜約１９０℃の温度で行われる。
【００５３】
堆積した銀ナノ粒子を加熱することにより製造された結果として生じる銀含有素子の導電率は、例えば、少なくとも１０００Ｓ／ｃｍである。その他の実施形態では、導電率は四探針法により測定した時に少なくとも１００００Ｓ／ｃｍである。
【００５４】
結果として生じる導体素子は、電子装置、例えば、薄膜トランジスタ、有機発光ダイオード、ＲＦＩＤ（無線周波数識別）タグ、光電池、およびその他の導体素子または成分を必要とする電子装置などにおける、導電性電極、導電性パッド、導電線、導電性トラックなどとして使用することができる。
【００５５】
図１において、基板およびゲート電極の両方として作用する高濃度ｎ−ドープシリコンウェハ１８、熱的に成長した酸化シリコン誘電体絶縁層１４、その層上に堆積した２つの金属コンタクト、ソース電極２０、およびドレイン電極２２から構成される薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」）構成１０の概略が示される。金属コンタクト２０および２２の上およびそれらの間は、本明細書に示されるように半導体層１２である。
【００５６】
図２において、基板３６、ゲート電極３８、ソース電極４０およびドレイン電極４２、絶縁誘電層３４、および半導体層３２から構成されるもう一つのＴＦＴ構成３０の概略が示される。
【００５７】
図３において、基板およびゲート電極の両方として作用する高濃度ｎ−ドープシリコンウェハ５６、熱的に成長した酸化シリコン絶縁誘電層５４、および半導体層５２、その層上に堆積したソース電極６０、およびドレイン電極６２から構成されるさらなるＴＦＴ構成５０の概略が示される。
【００５８】
図４において、基板７６、ゲート電極７８、ソース電極８０、ドレイン電極８２、半導体層７２、および絶縁誘電層７４から構成されるさらなるＴＦＴ構成７０の概略が示される。
【００５９】
基板は、例として、シリコン、ガラス板、プラスチック膜またはシートから構成されてもよい。構造的に可撓性の装置には、プラスチック基板、例えばポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドシートなどを用いることができる。基板の厚さは、約１０マイクロメートルから１０ミリメートルを上回ってもよく、例示的な厚さは、特に可撓性プラスチック基板は、約５０マイクロメートル〜約２ミリメートル、ガラスまたはシリコンなどの硬質基板は、約０．４〜約１０ミリメートルである。
【００６０】
ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極は、本開示の実施形態により作製される。ゲート電極層の厚さは、例えば約１０〜約２０００ｎｍの範囲である。ソース電極およびドレイン電極の典型的な厚さは、例えば、約４０ｎｍ〜約１マイクロメートルであり、より具体的な厚さは、約６０〜約４００ｎｍである。
【００６１】
絶縁誘電層は、一般に無機材料膜または有機ポリマー膜であってもよい。絶縁層として適した無機材料の説明となる例としては、酸化シリコン、窒化珪素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコニウムバリウムなどが挙げられる。絶縁層のための有機ポリマーの説明となる例としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ（ビニルフェノール）、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ（メタクリレート）、ポリ（アクリレート）、エポキシ樹脂などが挙げられる。絶縁層の厚さは、例えば用いる誘電体の誘電率によって約１０ｎｍ〜約５００ｎｍである。絶縁層の例示的な厚さは、約１００ｎｍ〜約５００ｎｍである。絶縁層は、例えば約１０-12Ｓ／ｃｍ未満である導電率を有し得る。
【００６２】
例えば絶縁層とソース／ドレイン電極との間に接触して位置するものは半導体層であり、半導体層の厚さは、一般に、例えば約１０ｎｍ〜約１マイクロメートル、または約４０〜約１００ｎｍである。任意の半導体材料を用いてこの層を形成してもよい。例示的な半導体材料としては、位置規則性ポリチオフェン、オリゴチオフェン、ペンタセン、ならびにその開示が参照により完全に本明細書に組み込まれる米国特許第６，６２１，０９９号、同第６，７７０，９０４号、および同第６，９４９，７６２号、ならびにＣ．Ｄ．ＤｉｍｉｔｒａｋｏｐｏｕｌｏｓおよびＰ．Ｒ．Ｌ．Ｍａｌｅｎｆａｎｔによる「Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｌａｒｇｅ  Ａｒｅａ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」、Ａｄｖ．  Ｍａｔｅｒ．，第１２巻、第２号、９９−１１７頁（２００２）に開示される半導体ポリマーが挙げられる。任意の適した技法を用いて半導体層を形成してもよい。このような方法の１つは、基板および化合物を粉末形態で保持する供給源容器を含むチャンバに約１０-5〜１０-7トルの真空を適用することである。化合物が基板上で昇華するまで容器を加熱する。半導体層はまた、一般に、溶液プロセス、例えば、半導体の溶液または分散液のスピンコーティング、キャスティング、スクリーン印刷、スタンピング、またはジェット印刷などによって作製することもできる。
【００６３】
絶縁層、ゲート電極、半導体層、ソース電極、およびドレイン電極は、特にゲート電極と半導体層の両方が絶縁層に接触し、ソース電極とドレイン電極の両方が半導体層に接触している実施形態において、任意の順序で形成される。「任意の順序で」という語句には、順次および同時形成が含まれる。例えば、ソース電極およびドレイン電極は、同時にまたは順次に形成されてもよい。薄膜トランジスタの組成物、作製、および操作は、その開示が、参照により完全に本明細書に組み込まれる、Ｂａｏら、米国特許第６，１０７，１１７号に記載される。銀ナノ粒子は、任意の適した表面、例えば基板、誘電層、または半導体層などの上の層として堆積され得る。
【実施例】
【００６４】
以下の実施例は、本開示をさらに説明する目的のものである。実施例は単に説明のためのものであり、本明細書に記載される材料、条件または処理パラメータに対して本開示に従って作成された装置を限定することを意図しない。
【００６５】
（実施例１）
酢酸銀（０．８４ｇ、５ｍｍｏｌ）、オレイン酸（２．８２ｇ、１０ｍｍｏｌ）、およびトリエチルアミン（１０ｇ）を８０℃にて２時間加熱した。室温まで冷却した後、反応混合物を攪拌メタノール（２００ｍＬ）に添加した。沈殿物を濾過により回収し、メタノールで洗浄し、真空乾燥させた。
【００６６】
収量：０．６１ｇ（９６％、ＴＧＡ分析から得た８６％の銀含量に基づく）。
【００６７】
（実施例２）
硝酸銀（０．７７ｇ、４．５ｍｍｏｌ）、オレイン酸（２．８２ｇ、１０ｍｍｏｌ）、およびトリエチルアミン（１０ｇ）を８０℃にて２時間加熱した。室温まで冷却した後、反応混合物を攪拌メタノール（２００ｍＬ）に添加した。沈殿物を濾過により回収し、メタノールで洗浄し、真空乾燥させた。
【００６８】
収量：０．５６ｇ（９２％、ＴＧＡ分析から得た８０％の銀含量に基づく）。
【００６９】
（比較例）
酸安定化銀ナノ粒子の二段階合成
【００７０】
ａ．オレイルアミン安定化銀ナノ粒子の合成
【００７１】
酢酸銀（３．３４ｇ、２０ｍｍｏｌ）およびオレイルアミン（１３．４ｇ、５０ｍｍｏｌ）を４０ｍＬトルエンに溶解し、５５℃にて５分間攪拌した。フェニルヒドラジン（１．１９ｇ、１１ｍｍｏｌ）のトルエン（１０ｍＬ）溶液を、激しく攪拌する上記溶液の中に滴加した。溶液は暗赤褐色となった。溶液を５５℃にてさらに１０分間攪拌した後、アセトン／メタノール（１５０ｍＬ／１５０ｍＬ）の混合物に滴加した。沈殿物を濾過し、アセトンおよびメタノールで手短に洗浄した。灰色の固体が得られた。
【００７２】
ｂ．オレイン酸安定化銀ナノ粒子の合成
【００７３】
上記で調製したアミン安定化銀ナノ粒子を５０ｍＬのヘキサンに溶解し、それをオレイン酸（１４．１２ｇ、５０ｍｍｏｌ）のヘキサン（５０ｍＬ）溶液に室温にて滴加した。３０分後、ヘキサンを除去し、残渣を攪拌メタノール（２００ｍＬ）に注入した。濾過、メタノールでの、および（真空）乾燥の後、灰色の固体が得られた。
【００７４】
収量：３．０５ｇ（９６％、ＴＧＡ分析から得た６８％の銀含量に基づく）。
【００７５】
＜結果＞
銀ナノ粒子のサイズおよびそれらの分布は、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ（商標）で銀ナノ粒子の０．１重量％ヘプタン溶液を用いて測定した。結果は、以下に記載れるように図５、図６、および図７に示される。グラフ中、強度はシグナルの強さを指し、所与の粒径でのナノ粒子の相対量に相当する。アンダーサイズパーセント（グラフの右側）は、所与の粒径よりも小さな粒径を有するナノ粒子の合計割合を指す。実施例２の銀ナノ粒子は、比較例のものに類似の粒径および分布を有する。実施例１に関して、粒子は２つのピークで分布した。
【００７６】
実施例１の結果は図５に示される。実施例１は、Ｚ−平均粒度が１９．５ｎｍの銀ナノ粒子を形成した。
【００７７】
実施例１の結果は図６に示される。実施例２は、Ｚ−平均粒度が１４．２ｎｍの銀ナノ粒子を形成した。
【００７８】
比較例の結果は図７に示される。比較例は、Ｚ−平均粒度が１２．７ｎｍの銀ナノ粒子を形成した。
【００７９】
＜導電率＞
次に、銀ナノ粒子の導電率を各々の実施例から薄膜を形成することにより測定した。ヘプタン中の銀ナノ粒子溶液（１５重量％）を０．２ミクロンフィルターを用いて濾過し、ガラス基板に１０００ｒｐｍの速度で１２０秒間スピンコーティングした。暗褐色の銀ナノ粒子の薄層を含む基板を、大気中ホットプレートで２１０℃にて３０分間加熱した。次いで、光沢のある銀薄膜が得られた。従来の四探針法を用いて銀薄膜の導電率を測定した。結果を表１に要約する。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
表１に示されるように、本開示に従って作成された銀ナノ粒子の導電率は、以前の方法を用いて作成されたものに類似する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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