(57)【要約】一定量の粒子半導体材料と一定量のバインダーとを混合することを含む印刷可能な組成物を製造する方法。半導体材料は、典型的には、ほぼ５ナノメートルないし１０マイクロメートルの粒径を有するナノ粒子ケイ素である。バインダーは、天然油、またはその誘導体もしくは合成類似物を含む自己重合型材料である。好ましくは、バインダーは、天然油、あるいは対応する脂肪酸の純粋な不飽和脂肪酸、モノ−およびジ−グリセリド、またはメチルおよびエチルエステルを含む誘導体からなる前駆体の自己重合型材料である。方法は、単一または複数の層で基体に印刷可能な組成物を適用し、ついで印刷可能な組成物を硬化させて基体上にコンポーネントまたは導体を形成することを含むことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定量の粒子半導体材料と一定量のバインダーとを混合することを含み、ここに該バインダーが天然油またはその誘導体または合成類似物を含む自己重合型材料であることを特徴とする印刷可能な組成物を製造する方法。
【請求項２】
バインダーが、天然油、または対応する脂肪酸の純粋な不飽和脂肪酸、モノ−およびジ−グリセリド、もしくはメチルおよびエチルエステルよりなる前駆体の自己重合によって形成される天然ポリマーを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
バインダーが、乾性または半乾性油、または乾性および反乾性油の混合物を含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
油が、１またはそれを超えるオクタデカン酸、オクタデカジエン酸および／またはオクタデカトリエン酸を含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
乾性油がアマニ油またはキリ油である請求項４記載の方法。
【請求項６】
油がダイズ油、綿実油またはヒマシ油を含む反乾性油である請求項３記載の方法。
【請求項７】
バインダーがオクタデカジエン酸またはオクタデカトリエン酸、またはそれらの混合物である請求項２記載の方法。
【請求項８】
バインダーがリノレン酸である請求項７記載の方法。
【請求項９】
バインダーがリノール酸である請求項７記載の方法。
【請求項１０】
バインダーと溶媒とを混合することを含む請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
溶媒がエタノール、アセトンまたはラッカーシンナーを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
バインダーに対する粒子半導体材料の体積比が５０％よりも大きい請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
バインダーに対する粒子半導体材料の体積比が８０％よりも大きい請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
粒子半導体材料がほぼ５ナノメートルないし１０マイクロメートルの粒径を有する請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
粒子半導体材料がほぼ５０ナノメートルないし５００ナノメートルの粒径を有する請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
粒子半導体材料がほぼ１００ナノメートルないし３００ナノメートルの粒径を有する請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
粒子半導体材料がケイ素を含む請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
印刷可能な組成物を基体に適用し、ついで印刷可能な組成物を硬化させて基体上にコンポーネントまたは導体を形成する、請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の印刷可能な組成物を調製することを含む電子コンポーネントまたは導体を製造する方法。
【請求項１９】
バインダーおよび粒子半導体材料を含むラッカーとして基体に組成物を適用することを含む請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
バインダー、粒子半導体材料および溶媒を含むワニスとして基体に組成物を適用することを含む請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
印刷可能な組成物を単一の適用で適用することを含む請求項１８ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
印刷可能な組成物を複数層で適用して望ましい特徴を有する電子コンポーネントを形成することを含む請求項１８ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
印刷可能な組成物を通常の条件下で硬化させることを含む請求項１８ないし２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
基体が剛直であって金属、ガラスまたはプラスチックまたは紙を含む、請求項１８ないし２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
基体が可撓性であって金属、プラスチックまたは紙を含む、請求項１８ないし２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
印刷可能な組成物をほぼ０.１ないし５００マイクロメートルの厚さを有する層で基体に適用することを含む請求項１８ないし２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
印刷可能な組成物をほぼ１００マイクロメートルの厚さを有する層で基体に適用する請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の方法によって製造した印刷可能な組成物。
【請求項２９】
請求項１８ないし２７のいずれか１項に記載の方法によって製造した電子コンポーネントまたは導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に電子的および電気的な適用に使用する印刷可能な組成物に関し、詳細には、半導体特性が要求される適用に使用する印刷可能な組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
数ナノメートルから数百ナノメートルの特徴的なサイズを有する半導体ナノ粒子は広く研究された型の材料であり、そのサイズ効果がバルク材料の特性を超えて優位を占めている。一般的に、特定の材料およびその適用に依存して、３の異なるサイズに関連する現象が、かかるナノ粒子の電子的、光学的、熱的および機械的特性を変化し得る：
１．  公知のバルク相と比較して異なる構造および組成；
２．  表面状態およびプロセスを優勢にする、バルク相と比較してより高い粒子の体積に対する比表面積；および
３．  対象のサイズが基礎励起の波長およびコヒーレンス長と同等または小さい場合の量子閉じ込め効果（電子状態、光波長またはフォノン励起）。
【０００３】
かかる粒子を用いた種々の半導体インクが開示されている。例えば、マトリクスまたはバインダーにランダムに分散した半導体粒子を含む有機半導体インク、および半導体粒子が相互連結構造を形成する無機半導体インクが知られている。
【０００４】
かかる適用においては、バインダーまたはマトリクス材料はアセトン、クロロホルムまたはトルエンのような簡単に入手可能な溶媒に溶解性であるポリマーである場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体粒子を含む別の印刷可能な組成物を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、一定量の粒子半導体材料と一定量のバインダーとを混合することを含み、ここに該バインダーは天然油、またはその誘導体もしくは合成類似物を含む自己重合型材料であることを特徴とする印刷可能な組成物を製造する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
バインダーは、天然油、または対応する脂肪酸の純粋な不飽和脂肪酸、モノ−およびジ−グリセリド、またはメチルおよびエチルエステルからなる前駆体の自己重合によって形成される天然ポリマーを含むことができる。
【０００８】
バインダーは、乾性油または半乾性油、またはそれらの混合物を含むことができる。乾性油は、１またはそれを超えるオクタデカン酸、オクタデカジエン酸、および／またはオクタデカトリエン酸を含むことができる。好ましくは、乾性油はアマニ油またはキリ油である。
【０００９】
半乾性油の場合、油はダイズ油、綿実油またはヒマシ油とすることができる。バインダーは、オクタデカジエン酸またはオクタデカトリエン酸、またはそれらの混合物とすることができる。
【００１０】
例えば、バインダーはリノレン酸またはリノール酸とすることができる。
方法は、バインダーと、エタノール、アセトンまたはラッカーシンナーのような溶媒とを混合することを含むことができる。
組成物は、バインダーおよび粒子を含むラッカーとして基体に適用することができ、あるいはバインダー、粒子および溶媒を含むワニスとして適用することができる。
【００１１】
好ましくは、バインダーに対する粒子半導体材料の体積比は５０％よりも大きく、より好ましくは８０％よりも大きい。
粒子半導体材料は、５ナノメートルないし１０マイクロメートルの範囲、好ましくは５０ないし５００ナノメートルの範囲の粒径を有することができる。典型的な例において、粒径の範囲は１００ないし３００ナノメートルとすることができる。
方法の好ましい形態において、粒子半導体材料はケイ素を含む。
【００１２】
さらに、本発明によれば、前記定義の印刷可能な組成物を調製し、印刷可能な組成物を基体に適用し、ついで印刷可能な組成物を硬化させて基体上にコンポーネントまたは導体を形成することを含む電子コンポーネントまたは導体を製造する方法を提供する。
【００１３】
印刷可能な組成物は、単一の適用で、または複数の層で適用して望ましい特徴を有する電子コンポーネントを形成することができる。
好ましくは、印刷可能な組成物は通常の条件下で硬化させる。
基体は剛直または可撓性のあるものとすることができ、例えば、金属、ガラス、プラスチックおよび紙とすることができる。
印刷可能な組成物は、０．１ないし５００マイクロメートルの範囲の厚さを有する層で適用することができる。
典型的には、層はほぼ１００マイクロメートルの厚さを有する。
本発明は、印刷可能な組成物、およびそれぞれの方法によって製造される電子コンポーネントまたは導体に広がる。
【００１４】
（図面の簡単な説明）
図１（ａ）は、本発明の第一の形態に係る、基体上に沈積したバインダー層における分散した半導体粒子を説明する概略断面図であり；
【００１５】
図１（ｂ）は、本発明の第二の形態に係る、基体上に沈積したバインダー層中の半導体粒子の相互連結ネットワークを説明する図１（ａ）と同様の概略断面図であり；
【００１６】
図１（ｃ）は、本発明の第三の形態に係る、基体上に沈積したバインダー層の下部に濃縮された半導体粒子を説明する図１（ａ）および１（ｂ）と同様の概略断面図であり；
【００１７】
図１（ｄ）は、本発明の第四の形態に係る、基体上に沈積したバインダー層の上部に濃縮された半導体粒子を説明する図１（ａ）ないし１（ｃ）と同様の概略断面図であり；
【００１８】
図２は、本発明の方法に使用するのに好適な天然油の概略図であり；
【００１９】
図３は、異なるバインダー材料を用いた、本発明の方法に従って製造したショットキーダイオードの特徴的な曲線を示すグラフであり；
【００２０】
図４は、トランジスター試験構造における適用したゲート電位の関数としての、バインダーとしてリノール酸およびリノレン酸を用いたケイ素インクから製造した半導体層のコンダクタンスを説明するグラフである。
【００２１】
本発明は、一般的に電子的および電気的な適用に使用するための印刷可能な組成物に関し、詳細には、半導体特性が要求される適用に使用するための組成物に関する。電子回路、コンポーネントおよび半導体材料および層を製造するためのコンポジット材料の製造に使用することができるこれらの組成物は、半導体機能を有する粒子、および、酸化または水酸化誘導自己重合を介して硬化する、好ましくは天然起源の自己重合型バインダーを含む。
【００２２】
本明細書の目的のために、インク、ラッカー、ペイント、ワニス、サスペンジョンなどとして一般的に知られているいずれのかかる印刷可能な組成物は、「インク」という。スプレー、キャストおよびプリント、ならびに凹版印刷、平版印刷または凸版印刷を含むインクを適用する方法は一般的に「印刷」という。
【００２３】
ゼログラフィー印刷および感熱印刷のような乾式転写法は、バインダーの融点および粘度が正常な条件下で固体である場合には含まれることができる。上記の型の印刷可能な組成物およびその適用方法は例示であって、他の例は当業者であれば気付くことができる。上述したように、バインダーまたはマトリクス材料がアセトン、クロロホルムまたはトルエンのような簡単に入手可能な溶媒に溶解性であるポリスチレンまたはセルロースアセテートブチレートのようなポリマーである半導体インクが知られている。
【００２４】
一方、バインダー−粒子混合物はインク、ラッカーおよびワニスとして伝統工芸においてよく知られており、そこでは、無機粒子が顔料として作用する。伝統的に、塗料またはラッカーにおいては、顔料と自己酸化を通して重合する天然乾性油とを混合するが、より最近では水酸化を通して重合することができる合成モノマーも適用されている。ワニスまたはインクにおいては、バインダーを、エタノールまたはメタノールのような好適な有機溶媒、または商業的なラッカーシンナーのような溶媒の混合物で薄める。シンナーの添加は、液体のレオロジーを調整することおよび成熟前硬化の予防の二重の目的で作用し、したがって保存時間を延長する。天然起源および制限された加工のこれらのバインダー材料は、それらが環境的にフレンドリーな再生可能な資源とみなされることに通じている。
【００２５】
伝統的な乾性油もそれらの誘導体も、受動または能動薄フィルム電子コンポーネント、回路または層に用いられるインクのような機能性インク中のバインダーとは以前に考えられていなかった。しかしながら、同様の自己重合特性を有する合成エステルは、受動電子部品およびコーティング適用の両方に商業的に使用されている。これらの大部分は特許登録されているが、一般的に芳香族側鎖を有するメチルエステルまたは環状エステルのいずれかからなる。
【００２６】
本発明にかかる光電子および光電子工学特性を有するインクを製造するためには、図１（ａ）に概略的に示すように半導体粒子がバインダー材料中に均一に分散している必要がある。このことを達成するために、２の材料の間の界面張力が低く、粒子の完全な湿潤が許容される必要がある。インクの粘度は、沈積および硬化の間に高く維持されていて粒子の沈降または凝集を防がなければならない。
【００２７】
半導体層または半導体コンポーネントを印刷するためには、インクは、規則正しいまたはフラクタル外形を有し得る、図１（ｂ）に概略的に示すような粒子の相互連結ネットワークを含むように、バインダー材料に対して大きな体積画分の半導体粒子を含まなければならない。しかしながら、インクは、適用または保存のために、水または非反応性有機液体を含むいずれかの量の溶媒またはシンナーで希釈することができる。
【００２８】
したがって、粒子とバインダーとの間の界面張力は、高い値が粒子間の隙間が完全に濡れることを防ぐ助けとなって隣接する粒子間の良好な誘導路を促進することはできるが、ほとんど重要でない。多くの場合、各々図１（ｃ）および１（ｄ）に示すような沈殿または凝集を介した分離は、ＭＩＳ−ＦＥＴおよびキャパシタのような半導体および絶縁層からなる二層システムおよびコンポーネントの製造に有益となり得る。典型的に、印刷した層またはコンポーネントは、０．１ないし５００マイクロメートルの範囲の厚さを有するであろう。
【００２９】
バインダー材料は、純粋な不飽和脂肪酸、モノ−およびジ−グリセリドを含む天然油またはその誘導体ならびに対応する脂肪酸のメチルおよびエチルエステルからなる前駆体の自己重合によって形成される天然ポリマーでなければならない。天然油は、一般的に図２に示すように、グリセリン（プロパン−１，２，３−トリオール）骨格に結合した３のランダムに選択した脂肪酸を有するトリグリセリドの複雑な混合物である。したがって、その組成は、植物種およびその栽培種の両方に強く依存するが、混合を通して、硬化特性および脂肪酸画分に関して一貫した量が通常得られる。
【００３０】
一般的に、バインダーに対する微粒子半導体材料の体積比は、５０％よりも大きく、より好ましくは８０％よりも大きい。下記する２の実施例では、およそ９０％の体積比を用いた。微粒子半導体材料は５ナノメートルないし１０マイクロメートルの範囲の粒径を有することができ、好ましくは５０ないし５００ナノメートルの範囲の粒径を有するナノ微粒子である。
【００３１】
重合に寄与する乾性油の優勢な成分は、１の二重結合によって特徴付けられるオクタデカン酸、２の二重結合を含むオクタデカジエン酸、およびオクタデカトリエン酸（３の二重結合）である。重合しなかった飽和脂肪酸は可塑剤として作用するが、他の不飽和脂肪酸も重合に寄与する。
【００３２】
最も一般的なオクタデカトリエン酸は、交互の二重および単結合を含み、最も効果的に重合する全共役（ａｌｌ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）トランス−脂肪酸である。例外は非共役シス−脂肪酸であってアマニ油の主成分であるリノレン酸（９シス−１２シス−１５シス−オクタデカトリエン酸）である。アマニ油のほか、コーティングに使用される主な乾性油は、主重合成分がエレオステアリン酸（９シス−１１トランス−１３トランス−オクタデカトリエン酸）であり、チャイナウッドオイルとしても知られているキリ油である。これらの油は両方とも、合成バインダーおよび他の天然油の両方と比べて、安価であって容易に入手可能であるという利点を有する。
【００３３】
バインダー前駆体として好適なオクタデカトリエン酸を豊富に含むオイルの他の源の例を下記の表１に掲載する。
【００３４】
【表１】
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表１：顕著な濃度の半導体組成材料の自己重合型バインダーとして好適なオクタデカトリエン酸を含む植物油の例
【００３５】
例えば等級付けされた界面が必要ないくつかの適用については、ダイズ油、綿実油およびヒマシ油のような半乾性油を用いて乾性油を補足することができ、あるいは置換することもできる。これらの油の主要な有効成分はリノール酸（９シス−１２シス−オクタデカジエン酸）およびリコレン酸（１２−ヒドロキシ−９−オクタデカン酸）である。
【００３６】
油ベースの半導体インクは、その固有の疎水性のため、オフセット・リソグラフィーおよび他の平版印刷法に特に良好に適する。伝統的な油ベースの塗料およびインクの使用および取扱いには顕著な量の知識がすでに存在しており、それらは、凸版印刷、凹刻印刷またはステンシル法にちょうど簡単に適用することができる。また、油は、エタノールまたはアセトンのような最も簡単に入手可能な非攻撃的な溶媒に溶解性であって、その粘度および洗浄の単純かつ安全な修飾を許容する。
【００３７】
増加した粘度および短い硬化時間のために、インクを混合する前に油を部分的に重合する熱処理のような伝統的な媒体にすでに適用されている方法を適用することができる。この単純な例は、インク処方に未熟なアマニ油の代わりに煮沸したアマニ油を用いることであろう。しかしながら、乾燥剤または硬化促進剤を用いる場合は、得られる材料の電子特性に対するその硬化を考慮しなければならない。大部分の乾燥剤は有機酸の金属塩であり、半導体粒子のドーピングレベルに影響することができるイオン基を含み、他の絶縁層の導電率に通じ得る。
【００３８】
純粋な脂肪酸、詳細にはオクタデカトリエン酸は、水溶性の極性分子であり、それを凸版印刷および凹版印刷法用の水ベースの組成物に好適なものとしている。油に見出される他の成分が存在しなければ、それらはより濃厚な可撓性のポリマーを形成し、きわめて迅速に硬化するであろう。表１に掲載した酸に加えて、ほぼすべての植物に見出される最も一般的な不飽和脂肪酸であるリノール酸（９シス−１２シス−オクタデカジエン酸）のようなジエン酸は重合して好適なバインダーを形成するであろう。油と同様に、純粋な酸は非攻撃的であり、印刷プロセスに使用される一般的材料（例えば、合成および天然ゴム、プラスチック）を攻撃しないアルコールおよびエーテルのような温和な溶媒に溶解性である。
【００３９】
半導体インク用の自己重合型バインダーとしても使用することができる油の類似物には、モノ−およびジ−グリセリドおよび不飽和脂肪酸のメチルおよびエチルエステルが含まれる。これらは、分子を非極性に維持しながらの飽和酸の全体除去が純粋な酸と関連する迅速な重合および油の疎水特性を許容する。
【００４０】
上に印刷可能な組成物を沈積することができる基体は、要求性に応じて剛直または可撓性とすることができる。可能な剛直な基体には、ガラス、金属および曲がらないまたは剛直なプラスチックが含まれる。可撓性の基体は、例えば、可撓性のプラスチック、薄金属層または紙とすることができる。
【００４１】
実施例１
第１の例は、自己重合型バインダーとして未熟なアマニ油を含むナノ微粒子ケイ素からなる半導体インクの製造に関する。ケイ素ナノ粒子は、バルクケイ素のオービタル粉砕機中での３時間の機械的摩滅によって製造した。単一結晶ウェハー、ホウ素ドープＰ型およびアンチモンドープＮ型および冶金等級のシリコンを用いた。典型的な粒径は１００ないし３００ｎｍであった。インクは、最初に油を担体溶媒としてのエタノールで希釈し、ついで、油に対して９０％を超える高体積比でナノ粒子を分散することによって製造した。ついで、典型的には１００マイクロメートル厚の層を紙基体に印刷した。ホール効果測定についての電気的連結を、印刷可能な銀導体スクリーン印刷インク（Ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ５０００）を用いて適用した。ホール効果によって決定した主なキャリア移動度および濃度を下記の表２に示す。
【００４２】
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表２：自己重合型バインダーとして未熟アマニ油および溶媒としてエタノールを用いて種々のケイ素ナノ粒子から製造したインクの半導体特徴
【００４３】
実施例２
第２の例は、自己重合型バインダーとして異なる天然油および冶金等級ケイ素ナノ粒子を用いて製造した半導体インクの製造に関する。ケイ素ナノ粒子は、オービタル粉砕機中での１８０分間のバルク材料の機械的摩滅によって製造した。インクは、２０μｌの油と０．５ｇのケイ素粉体とを混合し、５０μｌの商業的ラッカーシンナーで薄めて完全に濡らすことによって製造した。ついで、混合物を超音波糟中で４０分間振とうして、ケイ素粉体を均一に分散させた。以下の油を比較した：アマニ油；ヒマシ油；ダイズ油；キンセンカ油；およびキンセンカ油；およびキンセンカ油と非乾性油との混合物。
【００４４】
インクの電気的特徴を調べるために、１０ｍｍ×１ｍｍの銀ストリップをガラス基体上にキャストした。一晩乾燥した後、幅０．５ｍｍのチャネルを縦に対して垂直に引いた。インク液滴のサイズまたは広がりを制御する試みは行わなかった。いくつかの組成物はほぼ直ちに硬化したが、すべてのダイオードは通常の条件下で３日間放置して硬化させた。異なる油を用いた例示的な構造について、ショットキーダイオード曲線のプラスの半分を図３に示す。
【００４５】
異なる逆方向飽和電流から生じるスケール因子を除けば、図３に示す曲線は質的に同一である。それらは、同一の接触電位差および理想係数を用いれば、それらは実線曲線によって示されるようにモデル化することができる。このことは、バインダー材料ではなく、半導体ケイ素粒子のみがインクの半導体特性に直接的に寄与していることを示している。
【００４６】
実施例３
第３の例は、半導体インクにおける脂肪酸、リノレン酸（９シス−１２シス−１５−シス−オクタデカトリエン酸）およびリノール酸（９シス−１２シス−オクタデカジエン酸）の使用に関する。バインダー特性を簡単に比較するために、標準化した試験構造およびインク組成を用いた。
【００４７】
試験構造を構築するために、タンポン印刷によって３５０ｇｓｍのＥｕｒｏ  Ａｒｔ光沢紙基体に、Ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ５０００銀導体スクリーン印刷インクを用いて最初に銀ゲートコンタクトを印刷した。この電極のサイズは１ｍｍ×３ｍｍとした。この上に、Ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ８１５３絶縁体を用いて絶縁層をタンポン印刷した。最後に、ソースおよびドレイン電極を、ここでもＤｕ  Ｐｏｎｔ  ５０００銀導体を用いて、同じ方法を用いて重ね刷りした。最終構造のゲート長およびゲート幅は、各々、１２０μｍおよび１ｍｍであった。
【００４８】
濃厚なフィルムインクについての製造業者の推奨に従って、絶縁体を印刷した後および最終的な銀コンタクトを印刷した後に、構造物を１２０℃にて３０分間オーブン中で乾燥した。半導体層を適用していないデバイス構造物の電気的特徴も決定した。
【００４９】
２の異なるケイ素粉体をインクの処方に用いた：オービタル粉砕機中で３時間粉砕した南アフリカ、ポロクワンのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｓｍｅｌｔｅｒｓ  （Ｐｔｙ）  Ｌｔｄからの２５０３冶金等級ケイ素；および５０ｎｍ未満の特定の粒径を有したＭＴＩ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｃｏｒｐからの真性ケイ素ナノ粉体。バインダーの影響を十分に特徴付けるために、適当な体積の商業的ラッカーシンナー中の２００マイクロリットルの対応するバインダーの溶液に加えた０．４ｇのケイ素粉体を含む、５０％の下限のケイ素の体積画分を用いてインクを製造した。粉体を完全に濡らし、同様のインク粘度とするめに、溶媒の量を各タイプの粉体と同じに維持した。すなわち、冶金等級ケイ素については１．２ｍｌとし、同様の真性ナノ粒子については４．８ｍｌとした。粉体を添加した後、混合物を超音波糟中で２時間超音波処理した。ほぼ５マイクロリットルの各インクを、異なる予め調製した構造のゲートに手動で印刷（ｈａｎｄ  ｐｒｉｎｔｅｄ）またはドロップキャストのいずれかを行い、ついで一晩乾燥させた。印刷した層は粉状になることなく連続したフィルムを形成して高い一体性を示したが、ドロップキャスト層は乾燥の間に表面クラックを発生した。すべての層は基体に対する良好な接着を示した。
【００５０】
各構造の特徴的な曲線を、２０Ｖまでのドレインソース電圧および０、±５Ｖ、±１０Ｖおよび±１５Ｖのゲート電圧についてＫｅｉｔｈｌｅｙ  ４２００半導体キャラクタリゼーション・システムを用いて決定した。試験構造物の外形および寸法は、ドレインソース電流の飽和が達成されず、弱い電界効果のみが観察されるようにした。したがって、すべてのデバイスは、印加したゲート電位のオフセットが有限のゲート−ドレイン抵抗を示しつつ線形の応答を示した。
【００５１】
ゲート−ドレイン電流の補正後の各デバイスのソース−ドレイン・コンダクタンスを、図４に印加したゲート電位の関数として示す。わかるように、コンダクタンスは露出したデバイス構造と比較して印刷した層についてより高く、このことは、高いバインダー画分を用いた場合でさえ、粒子間に電気的接続が存在することを示している。また、コンダクタンスは印加したゲート電圧に依存し、印刷した層が実際に半導体であることを確認している。これらの効果は示したドロップキャスト層について大いに顕著でなく、このことは粒子間の接続または粒子と電気接続点との間の接続が粒子の分散または相分離によって阻害されることを示唆している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の形態に係る、基体上に沈積したバインダー層における分散した半導体粒子を説明する概略断面図であり；図１（ｂ）は、本発明の第２の形態に係る、基体上に沈積したバインダー層中の半導体粒子の相互連結ネットワークを説明する図１（ａ）と同様の概略断面図であり；図１（ｃ）は、本発明の第３の形態に係る、基体上に沈積したバインダー層の下部に濃縮された半導体粒子を説明する図１（ａ）および１（ｂ）と同様の概略断面図であり；図１（ｄ）は、本発明の第４の形態に係る、基体上に沈積したバインダー層の上部に濃縮された半導体粒子を説明する図１（ａ）ないし図１（ｃ）と同様の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の方法に使用するのに好適な天然油の概略図である。
【図３】図３は、異なるバインダー材料を用いた、本発明の方法に従って製造したショットキーダイオードの特徴的な曲線を示すグラフである。
【図４】図４は、トランジスター試験構造における適用したゲート電位の関数としての、バインダーとしてリノール酸およびリノレン酸を用いたケイ素インクから製造した半導体層のコンダクタンスを説明するグラフである。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
2009520866.tif 000006
【図１（ｃ）】
2009520866.tif 000007
【図１（ｄ）】
2009520866.tif 000008
【図２】
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【図３】
2009520866.tif 000010
【図４】
2009520866.tif 000011
【国際調査報告】
2009520866.tif 000012
2009520866.tif 000013
2009520866.tif 000014