(3-hexylth1phene) ;P3HT)、并五苯(pentacene)、亞酞菁(subphthalocyanines ；SubPc)、富勒烯(fulleren ；C60)、(6，6)-苯基-C61-丁酸甲酉旨([6, 6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester ；PCBM)與(6，6)-苯基-C70-丁酸甲酯([6, 6]-phenyl-C70-butyric acid methyl ester ;PC70BM)、及四氟四氰基喹啉二甲燒(tetrafluorotetracyanoquinodimethane ;F4_TCNQ)。此外，這些為非限制性的例子，且本發(fā)明技術(shù)人員可了解落入本發(fā)明之精神與范疇中的其他可能性。
[0061]基板110的表面層114可由任何具有能夠鍵結(jié)連接分子的官能團(tuán)的材料形成。例如，表面層114可為一單層或堆棧了兩層或更多層的不同材料的一堆棧層。當(dāng)表面層114為一堆棧層時(shí),每一層的介電常數(shù)可不相同。
[0062]明確的說(shuō)，基板110的表面層114可為材料選自下組包括:氧化物、氮化物、氮氧化物、及硅酸鹽(silicate)之單層，或者為兩層或多層之堆棧，其中每一層系選自上述組?；?10的表面層114的非限制性例子包括一單層，其材料選自下組的至少之一，包括:硅氧化物、鉿氧化物、招氧化物、錯(cuò)氧化物、鋇-鈦(barium-titanium)復(fù)合氧化物、乾(yttrium)氧化物、鶴氧化物、鉭氧化物、鋅氧化物、鈦氧化物、錫氧化物、鋇-鉿(barium-zirconium)復(fù)合氧化物、娃氮化物、娃氮氧化物(silicon oxynitride)、錯(cuò)娃酸鹽(zirconiumsilicate)、鉿娃酸鹽(hafnium silicate)、前述的混合物、及前述的復(fù)合物、或兩層或多層的堆棧，其中每一層系選自上述組。
[0063]基板110的表面層114可為一金屬薄膜。金屬薄膜可具有一厚度約等于或小于10nm0根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，金屬薄膜可具有一厚度約Inm至lOOnm。當(dāng)金屬薄膜極薄,約等于或小于Inm時(shí),薄膜的均勻度(uniformity)可能惡化。當(dāng)作表面層114使用的金屬薄膜，其材料的非限制性例子可包括過(guò)渡金屬，包括:貴金屬、金屬、及前述之混合物。過(guò)渡金屬的例子包括 Sc、Y、La、Ac、T1、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Te、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、N1、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、及前述的混合物,而金屬的例子包括L1、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、B1、Po、及前述的混合物。
[0064]可通過(guò)熱氧化工藝、物理沉積工藝、或化學(xué)沉積工藝形成表面層114。物理沉積工藝與化學(xué)沉積工藝的非限制性例子包括:?賤射、磁控管派鍍(magnetron-sputtering)、電子束蒸發(fā)(e-beam evaporat1n)、熱蒸鍍、激光分子束外延(Laser Molecular BeamEpitaxy ;L_MBE)、脈沖激光沉積(Pulsed Laser Deposit1n ;PLD)、真空沉積(vacuumdeposit1n)、原子層沉積(Atomic Layer Deposit1n ;ALD)、及等離子體增強(qiáng)化學(xué)沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit1n ；PECVD)。
[0065]圖1B顯示形成于基板110上的連接層120。連接層120可由多個(gè)連接分子120A所組成。連接層120可為與基板110表面鍵結(jié)的自組裝(slef-assembled)單分子層。
[0066]連接分子120A可為有機(jī)連接分子，其可化學(xué)鍵結(jié)或吸附在基板110的表面，且可與金屬離子化學(xué)鍵結(jié)。特別地，連接分子120A可為有機(jī)連接分子，其具有化學(xué)鍵結(jié)或吸附在基板110的表面層114上的官能團(tuán)122以及與(之后形成的)金屬離子化學(xué)鍵結(jié)的官能團(tuán)126?；瘜W(xué)鍵可包括共價(jià)建、離子鍵、或配位鍵。例如，金屬離子與連接分子之間的鍵結(jié)可為位于帶正電(或帶負(fù)電)的金屬離子與帶負(fù)電(或帶正電)的連接分子至少一端之間的離子鍵?；?10的表面層與連接分子之間的鍵結(jié)可為因自組裝(self-assembly)的鍵結(jié)或是在連接分子的官能團(tuán)122與基板表面之間自發(fā)性產(chǎn)生的化學(xué)鍵結(jié)。
[0067]連接分子120A可為形成自組裝(self-assembled)單分子層的有機(jī)單分子。換句話說(shuō)，連接分子120A可為具有與表面層114鍵結(jié)的官能團(tuán)122以及能夠與金屬離子鍵結(jié)的官能團(tuán)126的有機(jī)單分子。連接分子120A可包括一鏈基(chain group) 124,其連接官能團(tuán)122與官能團(tuán)126，并使得單分子層的形成通過(guò)范德瓦耳斯力而對(duì)準(zhǔn)。
[0068]可通過(guò)合適的設(shè)計(jì)基板表面的材料及有機(jī)單分子的第一官能團(tuán)122而達(dá)成自組裝(slef-assembly)?？墒褂糜谝阎獣?huì)自組裝的材料中的端基(end group)組。
[0069]在一特定而非限制性的實(shí)施例中，當(dāng)基板110的表面層114是由氧化物、氮化物、氮氧化物、或硅酸鹽形成時(shí)，做為連接分子的有機(jī)單分子可為由下列式I所示的化合物。
[0070](式I)
[0071]R1-C-R2
[0072]在式I中，Rl代表與基板鍵結(jié)的一官能團(tuán)，C代表一鏈基，而R2代表與金屬離子鍵結(jié)的一官能團(tuán)。Rl可為選自下組的一或多個(gè)官能團(tuán)，包括:乙?；?acetyl)、乙酸(aceticacid)、膦(phosphine)、膦酸(phosphonic acid)、乙醇(alcohol)、乙烯基(vinyl)、酰胺基(amide)、苯基(phenyl)、胺基(amine)、丙烯基(acryl)、娃燒基(silane)、氰基(cyan)、及硫醇基(th1l groups)。C為具有I?20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的碳鏈。R2可為選自下組的一或多個(gè)官能團(tuán)，包括:羧酸基(carboxylic acid)、羧基(carboxyl)、胺基(amine)、勝基(phosphine)、勝酸基(phosphonic acid)、及硫醇基(th1l groups)。
[0073]在一非限制性的實(shí)施例中，做為連接分子120A的有機(jī)單分子可為選自下組的一或多個(gè)，包括:辛基三氯娃燒(octyltrichlorosilane ；0TS)、六甲基二娃氮燒(hexamethyIdisilazane ;HMDS)、十八基三氯娃燒(octadecyltrichlorosiIane ；0DTS)、3 氨基丙基三甲氧基娃燒((3-aminopropyl) trimethoxysilane)、3_ 氨基丙基三乙氧基娃燒((3-aminopropyl) triethoxysilane ；APS)、N- (3-氨基丙基)二甲基乙氧基娃燒(N-(3-aminopropyl)-dimethyl-ethoxysilane ;APDMES)、全氟十二燒基三氯娃燒(perf luorodecy ltrichlorosi lane ；PFS)、硫醇基丙基三甲氧基娃燒(mercaptopropyltrimethoxysilane ；MPTMS)、N- (2-氨基乙基)-3_ 氨基丙基三甲氧基娃燒(N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane)> (3-三甲氧基甲娃燒基丙基)二乙烯三胺((3-trimethoxy si lylpropyl) diethylenetriamine)、十八基三甲氧基娃燒(octadecy I trimethoxysilane ；0TMS)、I H, I H, 2H, 2H_ 全氟十二燒基三氯娃燒((heptadecafluoro-1, I, 2, 2-tetrahydrodecyl)trichlorosilane ；FDTS)> 二氯二甲基娃燒(dichlorodimethylsilane ；DDMS)、N-(三甲氧基娃丙基)乙二胺三乙酸(N- (trimethoxysilylpropyl) ethylenediamine triacetic acid)、十六燒基硫酉享(hexadecaneth1l ；HDT)、及環(huán)氧己基三甲乙氧基娃燒(epoxyhexy I triethoxysilane)。
[0074]為了確保納米粒子與基板之間穩(wěn)定的隔離，做為連接分子的有機(jī)單分子可包括一燒烴鏈基(alkane chain group),特別是具有3?20個(gè)碳原子的燒烴鏈基,且可進(jìn)一步包括一含氧官能團(tuán)(moiety)。含氧官能團(tuán)的例子包括:乙二醇(-O-CH2-CH2-)、羧酸(-C00H)、醇基(-0H)、醚基(-0-)、酯基(-C00-)、酮基(-CO-)、醛基(-C0H)和/或酰胺基(-NH-C0-)
坐寸ο
[0075]可將基板110與在溶劑中的連接分子120A溶液接觸以進(jìn)行連接分子120A的連結(jié)。用以形成連接分子溶液的溶劑可為任何可溶解連接分子且容易通過(guò)揮發(fā)而移除的溶齊U。如本領(lǐng)域已知的，當(dāng)連接分子包括一硅烷基，可于連接分子溶液中加入水以促進(jìn)水解?？墒褂萌魏我阎姆椒ㄔ诨迳闲纬勺越M裝的單分子層，以進(jìn)行基板和連接分子溶液之間的接觸。在一非限制性的實(shí)施例中，可使用浸潰法(dipping)、微接觸式印刷(microcontact printing)、旋轉(zhuǎn)涂布(spin-coating)、滾動(dòng)涂布(roll coating)、網(wǎng)版涂布(screen coating)、噴霧涂布(spray coating)、旋轉(zhuǎn)鑄造(spin casting)、流動(dòng)涂布(flowcoating)、網(wǎng)版印刷(screen printing)、噴墨涂布(ink jet coating)、或滴鑄造(dropcasting)法，以進(jìn)行連接分子溶液和基板之間的接觸。
[0076]通過(guò)連接分子120A將金屬離子固定至基板，可具有避免對(duì)基板的表面層114造成傷害的優(yōu)點(diǎn)，且可通過(guò)自組裝而形成均勻分布的金屬離子層。此外，通過(guò)施加能量而制備的納米粒子可被穩(wěn)定的固定。
[0077]連接分子可包括與金屬離子化學(xué)鍵結(jié)的官能團(tuán)?？尚揎椈?10的表面以形成一官能團(tuán)(連接分子)，接著可提供一金屬前驅(qū)物至經(jīng)表面修飾的基板，據(jù)此，金屬離子可與官能團(tuán)鍵結(jié)。官能團(tuán)可為選自下組之一或多種，包括:羧酸基(carboxylic acid)、羧基(carboxyl)、胺基(amine)、勝基(phosphine)、勝酸基(phosphonic acid)、及硫醇基(th1l groups)?？赏ㄟ^(guò)任何方法形成基板表面的官能團(tuán)。于基板表面形成官能團(tuán)的方法的特定實(shí)施例包括:電漿改質(zhì)、化學(xué)改質(zhì)、及氣相沉積(施加具有官能團(tuán)的化合物)。可通過(guò)氣相沉積(施加具有官能團(tuán)的化合物)對(duì)基板表面進(jìn)行改質(zhì)以避免表面層的雜質(zhì)導(dǎo)入、質(zhì)量惡化、及傷害。
[0078]在一特定而非限制性的實(shí)施例中，當(dāng)基板110的表面層114是由氧化物、氮化物、氮氧化物、或硅酸鹽(silicate)形成時(shí)，官能團(tuán)(連接分子)可由基板110上一硅烷化合物層所形成。
[0079]硅烷化合物層可由具有選自下組的一或多個(gè)官能團(tuán)之烷氧基硅烷化合物形成，上述組包括:羧酸基(carboxylic acid)、羧基(carboxyl)、胺基(amine)、膦基(phosphine)、膦酸基(phosphonic acid)、及硫醇基(th1l groups)。
[0080]硅烷化合物可由下列式2表示:
[0081](式2)
[0082]R1n (R2O) 3_nS1-R
[0083]在式2中，R1為氧、竣酸基、竣基、胺基、勝基、勝酸基、硫醇基、或具有I?10個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的烷基；R2為具有I?10個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的烷基；R為具有I?10個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的烷基；R中的烷基可由選自下組的一或多種所取代，包括:羧酸基、竣基、胺基、勝基、勝酸基、及硫醇基！R1中的燒基與R2中的燒基可各自獨(dú)立地由選自下組的一或多種所取代，包括:齒素、竣酸基、竣基、胺基、勝基、勝酸基、硫醇基；且11為0、1、或2。
[0084]硅烷化合物可由下列式3至式5其中之一代表:
[0085](式3)
[0086](R3)3S1-R4-SH
[0087](式4)
[0088](R3)3S1-R4-COOH
[0089](式5)
[0090](R3)3S1-R4-NH2
[0091]在式3、式4、與式5中，R3基團(tuán)各自獨(dú)立地為烷氧基或烷基，且一或多個(gè)R3基團(tuán)為烷氧基；而R4為具有I?20個(gè)碳原子的二價(jià)烴基。式3、式4、或式5中的R3基團(tuán)可相同或不同，且可各自獨(dú)立地為一烷氧基，比如甲氧基、乙氧基、或丙氧基，或是一烷基；而R4可為具有 I ?20 個(gè)碳原子的二價(jià)烴基，比如-CH2-、-CH2-CH2'-CH2-CH2-CH2'-CH2-CH(CH3)-CH2-、或-CH2-CH2-CH (CH3) _。
[0092]羧基硅烷(carboxysilane)化合物的非限制性例子包括:甲基二乙酰氧基硅烷(methy ldiacetoxy si lane)、I, 3_ 二甲基-1，3_ 二乙酸氧基二娃氧燒(I, 3-dimethyl-l, 3-diacetoxydi si loxane)、I, 2_ 二甲基-1，2_ 二乙酸氧基二娃燒(I, 2-dimethyl-l, 2-diacetoxydisilane)、1，3_ 二甲基-1, 3_ 二丙酸二娃甲燒 _(1, 3-dimethyl-l, 3-diprop1noxydisilamethane)、與 I, 3_ 二乙基-1, 3_ 二乙酰氧基二娃甲燒(I, 3-d