有機(jī)表面活性劑是沒有必要的。換句話說，可以不使用有機(jī)表面活性劑或使用少量的有機(jī)表面活性劑使得其移除沒有必要。
[0172]參照圖2E，將詳細(xì)描述通過根據(jù)第一實(shí)施例的制造方法形成的改進(jìn)的電荷捕獲層的結(jié)構(gòu)。
[0173]參考圖2E，所述改進(jìn)的電荷捕獲層可以包括在襯底110上形成的連接基團(tuán)120A，以及由結(jié)合到所述連接基團(tuán)120A的金屬離子130生長的金屬納米粒子140。同樣，所述電荷捕獲層可以進(jìn)一步包括覆蓋并填充金屬納米粒子140之間的間隙的氮化物150。
[0174]襯底110可以包括具有能夠結(jié)合至連接基團(tuán)120A的官能團(tuán)的表面層114。所述表面層114可以包括起隧穿層作用的氧化物。
[0175]所述襯底110可以是柔性襯底，其可以包括具有羥基(-OH)官能團(tuán)的表面層。所述柔性襯底可以包括選自聚對苯二甲酸(PET)、聚萘二甲酸(PEN)、聚酰亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、三醋酸纖維素(TAC)、聚醚砜(PES)及聚二甲基硅氧烷(PDMS)中的一種或兩種或多種的混合物。
[0176]所述連接基團(tuán)120A可以是通過自組裝結(jié)合到襯底110的表面上的有機(jī)分子。所述電荷捕獲層可以包括由連接基團(tuán)120A形成結(jié)合到襯底110的表面上的連接層120。同樣，連接基團(tuán)120可以是具有選自胺基、羧酸基及巰基中的一個官能團(tuán)的硅烷化合物層。所述連接基團(tuán)120A可以包括選自胺基、羧酸基及巰基的一個官能團(tuán)。每個連接基團(tuán)120A可以包括結(jié)合到襯底110的表面上的第一官能團(tuán)(在圖2A中以122表示)、結(jié)合到金屬離子130的第二官能團(tuán)(在圖1B中以126表示)，以及用于將所述第一官能團(tuán)和第二官能團(tuán)彼此連接的鏈群(在圖2A中以124表示)。
[0177]所述金屬納米粒子140可以選自金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、金屬氮化物納米粒子、金屬碳化物納米粒子以及金屬互化物納米粒子。通過將金屬離子130結(jié)合到連接基團(tuán)120A、將金屬離子130還原至不帶電荷的金屬粒子形成所述金屬納米粒子140，并且然后凝聚所述不帶電荷的金屬離子以形成金屬納米粒子?？梢允褂蒙厦婷枋龅哪芰繄?zhí)行所述還原及凝聚，包括使用熱能。
[0178]可以根據(jù)能量施加狀況控制所述金屬納米粒子140的尺寸。同樣，可以在用于生長金屬納米粒子140的能量施加之前或在施加能量的同時通過是否施加表面活性劑來控制金屬納米粒子140的尺寸。所述表面活性劑可以是有機(jī)表面活性劑，并且在金屬納米粒子140生長結(jié)束之后，所述表面活性劑可以保留在金屬納米粒子140的表面上。根據(jù)一個實(shí)施例，當(dāng)不使用表面活性劑時，所述金屬納米粒子140可以具有大約2.0到3.0nm的粒徑。根據(jù)另一實(shí)施例，當(dāng)使用單一種類的表面活性劑時，所述金屬納米粒子140可以具有大約1.3到1.6nm的粒徑。根據(jù)又一實(shí)施例，當(dāng)使用多種類型的表面活性劑時，金屬納米粒子140可以具有大約0.5到1.2nm的平均粒徑。
[0179]在相同的平面上彼此間隔排列的所述金屬納米粒子可以形成單納米粒子層(一個納米粒子厚度的層)。如上所述，這是由于所述納米粒子層是通過向在襯底上形成并由連接基團(tuán)結(jié)合的金屬離子施加能量形成的。
[0180]根據(jù)另一實(shí)施例，納米粒子層的納米粒子具有意味該納米粒子具有非常均勻的粒子尺寸的粒子半徑標(biāo)準(zhǔn)差大約為±20%或更小的大約0.5到3nm的平均粒徑，以及大約1013to 11Vcm2的納米粒子密度(每單位面積的納米粒子的數(shù)量)。
[0181]生長的金屬納米粒子140之間的間隙可有由氮化物150填充。所述納米粒子140可以埋藏在氮化物150中。同樣，有機(jī)表面活性劑可以保留在納米粒子140的表面上。
[0182]根據(jù)第一實(shí)施例的所述電荷捕獲層可以具有垂直的多重堆疊結(jié)構(gòu)。換句話說，所述金屬納米粒子140可以在連接層上彼此間隔排列，并且所述電荷捕獲層可以具有堆疊結(jié)構(gòu)，其中連接層120和納米粒子層交替并重復(fù)堆疊。
[0183]改進(jìn)的電荷捕獲層及根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例制造該電荷捕獲層的方法
[0184]圖3A到3D是描述用于根據(jù)第二實(shí)施例形成的改進(jìn)的電荷捕獲層的方法的橫截面視圖。
[0185]用于根據(jù)第二實(shí)施例制造所述電荷捕獲層的方法可以包括形成連接基團(tuán)224結(jié)合到襯底210上(參照圖3A)的電介質(zhì)粒子載體222，將金屬離子230結(jié)合到連接基團(tuán)224(參照圖3B)，以及通過向金屬納米粒子240 (參照圖3C)施加能量將金屬離子230形成在金屬納米粒子240中。所述方法可以進(jìn)一步包括向金屬納米粒子240 (參照圖3D)形成的結(jié)構(gòu)施加氮化物250。同樣，所述方法可以進(jìn)一步包括在施加能量之前或在施加能量的同時提供一種或多種有機(jī)表面活性劑。
[0186]圖3A示出了在襯底210上電介質(zhì)粒子載體222與連接基團(tuán)224結(jié)合的襯底210。所述電介質(zhì)粒子載體222可以形成多個，并且每個電介質(zhì)粒子載體222可以包括連接在其上的連接基團(tuán)224。所述襯底210可以包括硅烷襯底212及在所述硅烷襯底212上形成的表面層。所述表面層214可以是作為隧穿層的二氧化硅層。
[0187]襯底210可以是柔性襯底或透明襯底。當(dāng)使用柔性襯底210時，襯底210的表面層214可以是具有羥基(-OH)官能團(tuán)的有機(jī)材料。
[0188]在第二實(shí)施例中，所述襯底210可以具有在第一實(shí)施例中描述的材料和結(jié)構(gòu)。
[0189]電介質(zhì)粒子載體222及連接基團(tuán)224可以結(jié)合以形成載體層220。
[0190]形成所述載體層220可以包括通過在溶劑中混合電介質(zhì)材料和連接基團(tuán)制備載體層材料，以及將所述載體層材料沉積到所述襯底210上。所述載體層材料可以旋涂在襯底210上，或者可以使用將所述襯底210浸漬在溶解載體層材料的溶液中的液體沉積方法。
[0191]所述電介質(zhì)粒子載體222可以包括具有選自金屬、過渡金屬、貧金屬及類金屬的至少一種元素的氧化物。同樣，所述電介質(zhì)粒子載體222可以包括選自二氧化硅、氧化鉿、氧化鋁、氧化錯、鋇-鈦復(fù)合氧化物、氧化紀(jì)、氧化鶴、五氧化二鉭、氧化鋅、氧化鈦、氧化錫、鋇鋯復(fù)合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸鋯、硅酸鉿及聚合物的至少一種材料。
[0192]所述連接基團(tuán)120A可以是適合化學(xué)地結(jié)合或吸附到電介質(zhì)粒子載體222的表面上或者與金屬離子230化學(xué)地結(jié)合的有機(jī)分子。具體地說，所述連接基團(tuán)224可以是包括適合結(jié)合或吸附在電介質(zhì)粒子載體222的表面上的第一官能團(tuán)和適合化學(xué)地結(jié)合到金屬離子230上的第二官能團(tuán)，這兩種官能團(tuán)順序地形成。連接基團(tuán)224還可以包括將第一官能團(tuán)和第二官能團(tuán)彼此結(jié)合的鏈群。所述連接基團(tuán)240可以包括適合結(jié)合到金屬離子230的官能團(tuán)，其選自胺基、羧基及巰基。至于連接基團(tuán)224，之前列出的示例在此也可以使用。
[0193]圖3B示出了與連接基團(tuán)224結(jié)合的金屬離子230。所述金屬離子230可以結(jié)合到連接基團(tuán)224的官能團(tuán)。可以通過向襯底(具有形成在其上的連接基團(tuán))施加金屬前體而形成所述金屬離子230。具體地，可以通過向襯底210施加金屬前體或向襯底210施加氣態(tài)金屬前體形成所述金屬離子230。用于將金屬離子結(jié)合到連接基團(tuán)224及所述材料的方法包括在第一實(shí)施例中所描述的那些。
[0194]圖3C示出了通過向金屬離子230施加能量及金屬離子230的生長形成的金屬納米粒子240。用于形成納米粒子所施加的能量可以是選自熱能、化學(xué)能、光能、振動能、離子束能、電子束能及輻射能的一種或多種。用于施加能量的方法包括上面所述的第一實(shí)施例中的相同方法。
[0195]在根據(jù)第二實(shí)施例的制造方法中，可以通過提供將結(jié)合或吸附在金屬離子上的有機(jī)表面活性劑來控制納米粒子的尺寸，緊接著施加能量。另外，可以在納米粒子的生長過程中通過提供在施加能量的過程中將要結(jié)合并吸附到金屬離子上的有機(jī)表面活性劑來控制納米粒子的尺寸。所述有機(jī)表面活性劑的提供可以在制備過程中選擇地執(zhí)行。代替施加單一有機(jī)表面活性劑，可以施加兩種或多種不同類型的有機(jī)表面活性劑。
[0196]為了更加有效地抑制金屬離子的轉(zhuǎn)變，可以使用不同類型的第一有機(jī)材料和第二有機(jī)材料。
[0197]所述第一有機(jī)材料可以是含氮或含硫的有機(jī)化合物。例如，含硫有機(jī)材料可以包括在一端具有硫醇基的線性或分支狀碳?xì)浠衔?。在一個具體示例中，所述含硫有機(jī)化合物可以是選自HS-Cn-CH3 (η:從2到20的整數(shù))、正十二烷基硫醇、甲硫醇、乙硫醇、丁硫醇、乙基己基硫醇、異辛硫醇、叔十二烷基硫醇、硫代乙二醇乙酸、巰基丙酸、巰基乙醇、巰基丙醇、巰丁醇、巰基己醇及辛酯中的一種或多種。
[0198]第二有機(jī)材料可以是基于催化劑的相變有機(jī)化合物，例如，季銨鹽或磷鹽。更具體地，所述第二有機(jī)表面活性劑可以是選自四乙基溴化銨、四乙基銨、四正丁基溴化銨、四甲基氯化銨和四丁基氟化銨中的一種或多種。
[0199]在能量施加之前或過程中提供的有機(jī)表面活性劑可以結(jié)合或吸附到金屬離子的原子核或結(jié)合到連接基團(tuán)的金屬離子上，并且通過施加能量的納米粒子的成核及生長可以通過結(jié)合或吸附到金屬離子上的有機(jī)表面活性劑來控制。換句話說，形成細(xì)小且均勻的金屬納米粒子240是可能的。
[0200]圖3D示出了在形成金屬納米離子240的組合式結(jié)構(gòu)上形成的氮化物250。所述氮化物250可以填充并覆蓋金屬納米粒子240之間的空隙。
[0201]所述金屬納米粒子240可以埋藏在所述氮化物250中。同樣，所述有機(jī)表面活性劑可以保留在生長的金屬納米粒子240的表面上。
[0202]參照圖3D，詳細(xì)描述通過根據(jù)第二實(shí)施例的制造方法形成的所述改進(jìn)的電荷捕獲層O
[0203]參照圖3D，所述改進(jìn)的電荷捕獲層可以包括連接基團(tuán)224結(jié)合、形成在襯底210上的電介質(zhì)粒子載體222，以及由金屬離子230形成并結(jié)合到所述連接基團(tuán)224的金屬納米粒子。同樣，所述電荷捕獲層可以進(jìn)一步包括填充金屬納米粒子240之間的間隙并覆蓋金屬納米粒子240的氮化物250。
[0204]所述襯底210可以包括表面層214，例如隧穿層。所述表面層214可以包括氧化物層。具體地，襯底210的表面層的非限定性示例包括選自二氧化硅、氧化鉿、氧化鋁、氧化錯、鋇-鈦復(fù)合氧化物、氧化紀(jì)、氧化鶴、五氧化二鉭、氧化鋅、氧化鈦、氧化錫、鋇錯復(fù)合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸鋯及硅酸鉿的至少一種的層。
[0205]所述襯底210可以是柔性襯底，其可以包括具有羥基(-ΟΗ)官能團(tuán)的表面層。所述柔性襯底可以包括選自聚對苯二甲酸(PET)、聚萘二甲酸(PEN)、聚酰亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、三醋酸纖維素(TAC)、聚醚砜(PES)及聚二甲基硅氧烷(PDMS)中的一種或兩種或多種的混合物。
[0206]所述電介質(zhì)粒子載體222可以是具有選自金屬、過渡金屬、貧金屬及類金屬中的至少一種元素的氧化物粒子。所述電介質(zhì)粒子載體222可以是具有大約10到20nm的平均粒徑的粒子，所述電介質(zhì)粒子載體222可以在襯底210上形成單一層(一個電介質(zhì)粒子厚度)或多重層(多個電介質(zhì)粒子厚度)。
[0207]同樣，所述電介質(zhì)粒子載體222可以包括選自二氧化物、氧化鉿、氧化鋁、氧化鋯、
鋇-鈦復(fù)合氧化物、氧化釔、氧化鎢、五氧化二鉭、氧化鋅、氧化鈦、氧化錫、鋇鋯復(fù)合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸鋯、硅酸鉿及聚合物的至少一種。
[0208]所述連接基團(tuán)224可以是有機(jī)分子。所述電荷捕獲層可以包括具有結(jié)合到襯底210的表面上的連接基團(tuán)224的連接層。所述連接層可以是其中有機(jī)分子排列的自組裝單分子層。同樣，每個連接基團(tuán)224可以包括選自胺基、羧酸基及硫醇基中的官能團(tuán)。連接基團(tuán)120A的每一個可以包括結(jié)合到電介質(zhì)粒子載體222的表面的第一官能團(tuán)、結(jié)合到金屬離子230的第二官能團(tuán)，以及用于將所述第一官能團(tuán)和第二官能團(tuán)彼此連接的鏈群。
[0209]所述金屬納米粒子240可以選自金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、金屬氮化物納米粒子、金屬碳化物納米粒子以金屬互化物納米粒子。通過將金屬離子230結(jié)合到連接基團(tuán)224而生長所述金屬納米粒子214，并且然后使所述金屬離子生長(還原并凝聚)。然而，所述金屬離子230可以首先被還原以形成不帶電荷的納米粒子，緊接著使用熱能或其他方法的凝聚形成金屬納米粒子240。
[0210]可以根據(jù)金屬納米粒子生長時的能量施加狀況控制所述金屬納米粒子240的尺寸。同樣，可以在用于生長所述金屬納米粒子240的能量施加之前或過程中通過是否施加表面活性劑來控制納米粒子尺寸。所述表面活性劑可以是有機(jī)表面活性劑，并且在金屬納米粒子240的生長完成后，所述表面活性劑可以保留