金屬-絕緣體-金屬(mim)裝置及其制備方法

專利名稱：：金屬-絕緣體-金屬(mim)裝置及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及用于各種類型顯示器(包括液晶顯示器、電泳顯示器和旋轉元素顯示器(rotatingelementdisplay))背板的二端開關裝置，例如MIM二極管。
背景技術：
：主動矩陣顯示器(Activematrixdisplay)在矩陣顯示器中每個像素處采用開關，以使跨每個像素的電壓可以被獨立控制。主動矩陣特別適合高信息量液晶顯示器(IXD)，例如用于第二代PDA和移動電話的IXD。通常每個像素需要開關裝置的顯示器的其他類型包括電泳顯示器(EFD)和旋轉兀素顯不器。電泳顯不器包括可獲自例如E-1nk和Sipix公司的顯不器,依賴于不同顏色液體中懸浮的荷電有色粒子的平移運動產生圖像。旋轉元素顯示器利用光學和電學上各向異性元素(例如具有不均勻電荷分布的雙色球)的旋轉運動。電泳顯示器和旋轉元素顯示器的像素性能可以用開關裝置控制，該裝置為顯示器矩陣中每個像素提供開啟和關閉電壓。已提出用于主動矩陣顯示器應用的開關裝置包括各種薄膜晶體管(TFT)和薄膜二極管(TFD)，例如金屬絕緣體金屬(MM)二極管。MIM二極管是特別引人關注的，因為它們的結構相對簡單，并且它們通常比TFT更容易制造。MIM二極管廣義為包括位于兩層傳導性材料(不一定是金屬)之間的絕緣或半導體材料層的開關裝置。通常，MIM裝置不包括除這三層之外的任何其他層；但是，這不是必然的情況。不論具體結構如何，制造特定小型化水平的MIM裝置可能依然是費力且昂貴的過程。通常，MM裝置使用集成電路工業中采用的技術來制造，需要昂貴的設備和費力的加工。MM本發明通過提供廉價和有效的有關二端開關裝置的制造方法而解決了這些問題。還提供了具有有利地開關特征的裝置結構。提供的裝置可用作主動矩陣顯示器的開關，所述主動矩陣顯示器例如主動矩陣IXD顯示器、電泳顯示器、旋轉元素顯示器和其他類型的電-光顯不器。一方面，提供了二端開關裝置。在一個實施方案中，二端開關裝置包括在基底上形成的第一電極、無機絕緣或寬帶半導體材料層和第二電極。第一和第二電極分別包括第一和第二傳導性材料層,所述傳導性材料被選擇以使至少一個傳導性材料層通過液相加工方法形成在部分制成的開關裝置上。根據一些實施方案，第二(例如，上)電極層包括通過液相方法(例如印刷)而沉積的傳導性材料。在一些實施方案中，提供了具有對稱電流-電壓特征的二端裝置。該裝置可以包括:在基底上形成的第一電極，其中第一電極包含第一傳導性材料層，其中第一傳導性材料特征為第一功函數值；無機絕緣或寬帶半導體材料層；和包含第二傳導性材料層的第二電極，其中第二傳導性材料特征為第二功函數值。在對稱裝置中，第一傳導性材料和第二傳導性材料之間的功函數差額通常小于約lOOmeV。該裝置被構建為使至少一部分無機層位于第一電極和第二電極之間，并且第一電極和第二電極中至少一個通過液相加工方法形成在部分制成的開關裝置上。在一些實施方案中，提供了具有不對稱電流-電壓特征的二端裝置。該裝置可以包括:在基底上形成的第一電極，其中第一電極包含第一傳導性材料層，其中第一傳導性材料特征為第一功函數值；無機絕緣或寬帶半導體材料層；和包含第二傳導性材料層的第二電極，其中第二傳導性材料特征為第二功函數值。在不對稱裝置中，第一傳導性材料和第二傳導性材料之間的功函數差額通常為至少約lOOmeV。該裝置被構建為使至少一部分無機層位于第一電極和第二電極之間，并且第一電極和第二電極中至少一個通過液相加工方法形成在部分制成的開關裝置上。通過液相加工方法制造電極減少或消除了對昂貴光刻圖案化(photolithographicpatterning)的需求,實現了有效率的裝置制造。根據另一方面，提供了形成二端開關裝置的方法。該方法包括:在基底上形成二端開關裝置的第一電極，其中第一電極包含第一傳導性材料層，其中第一傳導性材料特征為第一功函數值；在至少一部分第一電極上形成無機絕緣體或寬帶半導體層；并且通過形成第二傳導性材料層而形成第二電極，其中傳導性材料特征為第二功函數值。形成第一電極和第二電極的至少一個包括沉積液相材料。根據另一方面，提供了形成顯示器的方法。該方法包括在基底上形成多個像素控制電路，其中每個像素控制電路包含至少一個用以調節像素光的二端開關裝置。形成至少一個二端開關裝置包括:形成所述二端開關裝置的第一電極，其中第一電極包含第一傳導性材料層；在至少一部分第一電極上形成無機絕緣體或寬帶半導體層；并且形成第二電極。在一個實施方案中，形成第二電極包括通過液相加工方法形成第二傳導性材料層。將參考相關附圖在下文更詳細描述本發明的這些和其他特征和優點。附圖簡沭圖1顯示根據本發明一些實施方案的MM裝置的橫截面視圖。圖2是根據本發明一些實施方案的MIM裝置的制造方法的示例過程流程圖。圖3是形成根據本發明一些實施方案的MIM裝置中的via的方法的示例過程流程圖。圖4A顯示具有不同Ta205_s厚度的Ta/Ta205_s/AlMIM二極管的1-V特征。圖4B顯示具有150nm厚Ta205_s層(通過Ta在檸檬酸溶液中陽極化隨后在H2氣氛、300V下后處理30分鐘而生成)的Ta/Ta205_δ/AlMIM二極管和具有150nm厚Ta205_δ層(通過Ta在酒石酸銨溶液中陽極化隨后在空氣中、140°C下后處理30分鐘而生成)的Ta/Ta205_s/AlMM二極管的兩個1-V曲線。圖5是Au/Ta205_s/PED0T:PSS-Ag二極管的1-V特征曲線。圖6是Ta/Ta205_s/PED0T:PSS二極管的1-V特征曲線。正向偏壓定義為應用至PEDOT:PSS的較高電勢。圖7是Ta/Ta205_s(40nm)/MEH-PPV/Ag的I_V特征曲線。正向偏壓定義為應用至Ag的較高電勢。圖8是具有通過陽極化而生成的A1203_S的A1/A1203_S/A1二極管的1-V特征曲線。圖9是具有通過O2等離子體處理而生成的Al2O3的A1/A1203/A1二極管的I_V特征曲線。圖10是具有通過空氣中進行的熱氧化而生成的NiO的Ni/NiO/Au二極管的1-V特征曲線。圖11是具有通過在大氣中的熱氧化而生成的TiO2的Ti/Ti02/Au二極管的I_V特征曲線。圖12是Ta205_s厚度約IOOnm的Ta/Ta205_s/Al二極管的操作壽命。圖13是描述具有IOOnm厚Ta205_s層的Ta/Ta205_s/PEDOT=PSSMM二極管貨架穩定性的曲線。圖14是制備并在空氣中存放I個月后的Ta/Ta205_s(40nm)/MEH-PPV/Ag二極管的1-V特征曲線。正向偏壓定義為應用至Ag的較高電勢。圖15是制備并在空氣中存放I個月后的Ta/Ta205_s(40nm)/P3HT/Ag二極管的I_V特征曲線。圖16是使用根據本發明某些實施方案制成的主動矩陣電泳顯示器(AM-EPD)顯示器獲得的方格圖案(checkerboardpattern)的攝影圖像。圖17是分別由曲線(a)、(b)和(c)描繪的Ta/Ta205_s/有機硅烷/PEDOT、Ta/Ta205_s/有機硅烷/Au和Ta/Ta205_s/有機硅烷/Ag二極管的I_V特征曲線。優選實施方案詳述序言和術語如指出的，目前使用的MM制造方法采用昂貴和費力的工藝。而且，這些工藝經常需要高溫處理，因此可用于MM裝置的材料限于可經受高溫條件而不熔化或分解的那些材料。常規而言，PVD和CVD工藝用于金屬層的沉積。通常，需要幾個勞動密集型光刻掩膜步驟來完成MM裝置生產過程中的圖案化(patterning)。至少對于MM二極管結構中的一些組件，本發明的一些實施方案采用液相加工來替代昂貴且費力的沉積操作和光刻圖案化。本發明提供了具有至少一個由液相加工方法形成的層的二端開關裝置。這些裝置，包括MM二極管，特別適合控制主動IXD、EH)和旋轉元素顯示器的像素性能。本文提供的二端開關裝置相比常規方法制成的薄膜晶體管(TFT)和薄膜二極管(TFD)是有利的，因為它們能夠使用相對簡單且廉價的方法生產，同時表現出相當或更好的性能特征。本文使用的"MM二極管"指包括至少三層的二端開關裝置:第一傳導性材料層、絕緣體或寬帶半導體層和第二傳導性材料層。MIM二極管特征為非線性電流-電壓(1-V)曲線，其可以是對稱的或不對稱的。對稱和不對稱類型的MIM二極管都可以在背板顯示器應用中用作開關裝置，這將在下文更詳細說明。絕緣體層或"1-層"指絕緣體或寬帶半導體層。在某些實施方案中，"絕緣"層的帶隙為至少約1.leV，或者至少約1.4eV，或者至少約2eV。在某些實施方案中，絕緣體層是無機的。這樣的層可以通過修飾下層而形成，例如通過化學或電化學氧化下面的金屬層。在某些實施方案中，除了衍生自下層的絕緣體外，1-層不包括任何額外的絕緣材料。在其他實施方案中，1-層的一些或全部從下層以外的來源提供。"液相加工"指從含液體的相材料形成材料，所述含液體的相材料例如溶液、混懸液、溶膠-凝膠或熔體。液相可以含有待沉積的材料或其前體。通過液相加工的材料沉積通常涉及將含有所述材料或其前體的液相材料遞送至裝置結構的下層或基底。在一些實施方案中，液相材料被選擇性遞送至其在MIM裝置中所在的最終位置。在其他實施方案中，液相材料更廣地遞送至下面基底更大區域，然后通過圖案化過程或其他過程而被選擇性去除。沉積(無論是選擇性還是非選擇性的)后，沉積的液相材料可以被修飾(例如，冷卻、加熱、反應等)以產生MIM裝置的傳導性層或絕緣/半導體層。液相材料可以通過本領域技術人員已知的多種方法遞送。這些方法包括浸潰、涂布、基于微滴的印刷(例如，噴墨印刷)、凹版印刷、絲網印刷、熱轉移印刷、平版印刷等。涂布方法包括自旋涂布、噴霧涂布、刮條涂布、浸潰涂布、縫隙涂布(slotcoating)等。如指示的，液相材料可以圖案化方式(例如，印刷圖案)遞送，以使材料沉積后不需要額外圖案化。這樣的沉積減少了昂貴且費力的光刻圖案化的需要。在液相材料已經遞送至部分制成的裝置后，材料可以多種方式形成。這些方式包括溶劑蒸發、液相冷卻或加熱、化學或電化學處理液相中的前體、通過照射或高溫處理液體中的材料或其前體以引起材料沉淀。具體實例包括:從印刷的油墨溶液蒸發溶劑，電鍍金屬，通過無電沉積來沉積金屬，通過冷卻熔體來沉積金屬，等。在一些實施方案中，對于MM裝置頂部電極(即，進一步從下面的基底去除的電極)可優選利用液相沉積，而其余MM組件可通過常規方法形成。在其他實施方案中，下方電極(最接近或接觸基底的電極)通過液相沉積方法制成。因此，在一個實例中，MIM制造順序是M(非液相)-1(非液相)-M(液相)。在另一實例中，順序是M(液相)-1(非液相)-M(液相)。在另一實例中，順序是M(液相)-1(非液相)-M(非液相)。在其他三個實施方案中，對1-層采用液相沉積方法作為前述三種實例每一個的變化。在這些實施方案的每一個中，某些實施方案通過印刷方法制成液相層的至少一個。二端開關結構根據本發明一個實施方案的MIM二極管結構實例示于圖1。在該實施方案中，MIM二極管是三層裝置，絕緣層位于兩個傳導性材料層之間。應理解，在其他實施方案中，MIM裝置可以包括其他層，或者三層的任何一個可以包含形成層疊的兩個或多個亞層。提出了簡單MM二極管的橫截面視圖。二極管101位于基底103上，并且包括第一電極層105、絕緣層107和第二電極層109。電觸頭111將電極105和109連接至地址線、顯示器元件、像素控制電路的其他元件等。在某些實施方案中，上方電極直接與顯示器元件(例如LCD像素)連接。表面積約100平方微米和更大的MM二極管被制作并發現適合主動矩陣顯示器應用。例如，試驗了100X100μ和150X150μ裝置。因此，可以制造面積小于約20，000μ2、小于約10，000μ2和一些情況下小于約1,000μ2的裝置。當側向(lateral)MM裝置如下述章節描述制造時，裝置面積可以被進一步減小。基底基底101通常由絕緣材料制成，所述絕緣材料不允許位于所述基底上的多個開關裝置(例如，作為開關裝置的矩陣)短路。在某些實施方案中，基底可以包括傳導性材料(例如，金屬)，但是在這種情況下，通常采用保護性絕緣涂層來防止開關短路。適合的基底材料包括玻璃、晶片、聚合物材料(例如，塑料)和不銹鋼箔。例如，可以使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。基底可以是剛性的或柔性的。在某些實施方案中，基底具有低于約300°C或甚至約200°C的熔點，之所以可以這樣是因為根據本發明一些實施方案的開關制造不包括暴露于高于300°C或200°C的溫度。第一電極第一電極105有時也稱為"底部"電極以說明其是最接近下面基底的電極。通常但非必須，第一電極直接形成在下面基底上。第一電極可以包括任何適合的傳導性材料。在某些實施方案中，它包括傳導率為至少約0.lS/cm的"傳導性"層或材料。多種金屬或傳導性金屬氧化物可以用作傳導性層。例如，可以采用金屬，例如T1、Ta、Al、In、Nb、Hf、Sn、Zn、Zr、Cu、Sm、Cd、Mn、Fe、Cr、Ni和Y。這些金屬相互間的合金(例如TaAl和TiAl)或者這些金屬與其他金屬的合金也是第一電極的適合傳導性材料。適合的金屬包括可通過液相加工而沉積的金屬，所述液相加工例如衆印刷(pasteprint)、無電沉積或電鍍。這樣的金屬的實例包括Au、Ag、N1、Co、Cu，其可以用作漿印刷的傳導性油墨。在選擇的實施方案中，可以使用堿土金屬(例如Ca、Ba和Mg)。稀土金屬(例如Sm和其他鑭系元素)也是適合的。在其他實施方案中，傳導性金屬氧化物用作第一電極材料。這些包括但不限于化學計量的或非化學計量的氧化鋅、氧化銦、氧化錫、氧化鋁錫、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)和氧化鋁鋅(AZO)材料。可以使用任何上述導體漿與有機基料的復合物，或者金屬氧化物或硫族化物(chalocogenide)納米粒子(傳導性或非傳導性的,例如AgxOy、Cux0y、Cdx0y、CaxTey)與傳導性有機基料(例如傳導性聚合物或離子型表面活性劑)的復合物。而在其他實施方案中，底部電極可以包括有機傳導性材料、傳導性碳形式或傳導性有機-無機材料(例如，金屬與有機配體的絡合物)。在選擇的實施方案中，第一電極(無論是無機的、有機的還是其組合)通過基于溶液的方法沉積。例如，銀(Ag)層可以從印刷的銀漿形成，或者金(Au)層可以通過電沉積、無電鍍或印刷而在基底上形成。在一些實施方案中，第一電極包括金屬納米粒子，例如銀或金納米粒子，其可以通過液相加工、例如通過噴墨印刷而沉積。第一電極105可以是單層材料或者可以由形成疊層的幾層形成，例如，可以使用金屬/傳導性聚合物、傳導性聚合物/金屬/傳導性聚合物或介電層/金屬/傳導性聚合物的結構。除了傳統的金屬和合金，摻雜的半導體(有機和無機的)也可以用作第一電極的觸頭材料。第一電極的厚度不是關鍵的，并且可以從數百埃至數百微米或更厚。絕緣層如指示的，本發明的MIM裝置的絕緣層107通常包括無機成分。在許多情況下，絕緣層完全是無機的，沒有有機成分。在一些實施方案中，絕緣層可以包括傳導率為約IO-14S/cm至KTS/cm的半導體材料。在某些實施方案中，，介電'或'絕緣'層材料的傳導率通常小于lOiS/cm。可以采用大隙半導體，例如帶隙至少約1.1eV的那些半導體。如所示，絕緣層107通常與第一電極直接接觸。多種絕緣或半導體金屬氧化物和金屬鹽可以用于1-層。例如，可以使用T1、Ta、Al、In、Nb、Hf、Sn、Zn、Zr、Cu、Fe、N1、Mn、Cr、Au、Ag、Co和Y金屬的化學計量和非化學計量的氧化物、氮化物和硫族化物(例如，硫化物)。其他適合化合物包括Sm和其他稀土金屬的氧化物、氮化物和硫族化合物，并且在一些實施方案中包括堿土金屬(例如Ba、Ca和Mg)的氧化物、氮化物和硫族化物。復合的氧化物與無機陶瓷納米粒子，例如YxBayOz(例如，YBaO3)和SmxSnyOz(Sm2Sn2O7)也是適合的。在選擇的實施方案中，1-層可以含有諸如SiN和SiC的絕緣體。在一些實施方案中，1-層107包括無機半導體，例如S1、Se、Ge、S1-Ge合金、CdS,CdSe,GaAs,ZnS,Ti02、CuO等。帶隙至少約1.1eV或至少約1.4eV或至少約2eV的寬帶無機半導體是優選的。在一些實施方案中，上述氧化物、氮化物和硫族化物(硫化物、碲化物和硒化物)相互之間或者與其他材料之間的摻合物和復合物可以用于1-層。在一些實施方案中，1-層包括摻雜的絕緣或半導體材料。摻雜劑可以包括小量價電子數與整體材料中電子數不同的材料，例如半導體工業中普遍使用的。還可以使用復合物中氧化物之一用作摻雜劑的復合氧化物。如此摻雜的氧化物的實例包括用Y2O3摻雜的ZrO2、用ZrO2摻雜的Ta205、YxBayOz,SmxSnyOz等。可以采用各種技術來制作絕緣層。一些包括通過液相技術(例如，上述針對電極確認的那些技術之一)或另外技術(例如，濺射、蒸發、CVD、PECVD等)直接將絕緣層沉積在底部電極上。例如，可以通過PECVD方法將SiN和SiC沉積。其他技術包括將之前形成的層(例如底部電極)的一些或全部轉化或修飾為絕緣體或半導體。例如，該方法可以包括化學反應或修飾至少一部分下層。例如，下面的電極105的金屬可以被化學修飾(例如，氧化)以形成金屬氧化物、金屬硫化物、金屬氮化物或類似物。1-層的厚度是可以影響開關裝置電性能的重要參數。通常在預期用于顯示器應用的二極管中，1-層厚度為約15至約500nm。例如，1-層厚度為20_200nm的二極管被制造并使用。當然，實際厚度部分地取決于用作1-層的材料類型，特別是其介電常數。注意，對于某些實施方案，可能需要1-層厚度大于500nm的更大二極管。在某些實施方案中，1-層的無機材料可以與有機絕緣體或半導體材料摻合形成復合材料。在其他實施方案中，有機半導體材料的不同層可以任選添加至開關的三層結構。根據一些實施方案，有機半導體層(未顯示)存在于無機絕緣層107和第二電極109之間。有機半導體的類型實例包括:共軛聚合物、聚合物摻合物、聚合物/分子聚合摻合物、有機分子層、有機金屬分子或分子摻合物(合金)；或者組合上述材料的多層結構。具體有機半導體的實例包括聚乙炔(PA)及其衍生物、聚噻吩(PT)及其衍生物(例如聚(3-己基噻吩)(P3HT))、聚(P-苯基亞乙烯基)(PPV)及其衍生物(例如聚(2-甲氧基，5-(2/-乙基己基氧基)-1，4-亞苯基亞乙烯基)(MEH-PPV))、聚吡咯("PPY")及其衍生物；聚(2，5-亞噻吩基亞乙烯基)("PTV")及其衍生物；聚(P-亞苯基)("PPP")及其衍生物；聚芴("PF")及其衍生物；聚咔唑及其衍生物；聚(1，6_庚二炔)；聚亞氫醌及半導體聚苯胺(即，Ieucoemeraldine和/或emeraldine堿形式)。代表性聚苯胺材料描述于美國專利第5，196，144號，其通過引用結合入本文。其他適合的半導體材料包括富勒烯分子，例如C60及其衍生物、巴基管、蒽、并四苯、并五苯、Alq3和其他金屬螯合物(M-L3)型有機金屬分子等。這些材料中，在有機或水溶劑中表現出溶解性的那些材料是優選的，因為它們的加工優勢。可溶于普通有機溶劑的PPV衍生物的實例包括MEH-PPV(F.Wudl，P.-M.Allemand,G.Srdanov,Z.Ni和D.McBranch,MaterialsforNonlinearOptics:ChemicalPerspectives(非線性光學材料:化學透視)，S.R.Marder,J.E.Sohn和G.D.Stucky編輯(TheAmericanChemicalSociety,WashingtonD.C.,1991),p.683.)、聚(2_丁基-5-(2-乙基-己基)-l，4-亞苯基亞乙烯基)、("BuEH-PPV")[M.A.Andersson,G.Yu,A.J.Heeger,Synth.Metals85,1275(1997)]、聚(2,5-雙(膽留燒氧基)-1,4-亞苯基亞乙烯基("BCHA-PPV;/)。可溶性PT的實例包括聚(3-烷基噻吩)("P3AT")，其中烷基側鏈含有超過4個碳，例如5至30個碳。有機層可以在絕緣體或半導體層中使用供體/受體聚合摻合物(polyblend)來制造。這些聚合摻合物可以是半導體聚合物/聚合物的摻合物，或者半導體聚合物與適合有機分子和/或有機金屬分子的摻合物。供體/受體聚合摻合物的供體實例包括但不限于剛提到的共軛聚合物，即PPV、PT、PTV和聚(亞苯基)及其可溶性衍生物。供體/受體聚合摻合物的受體實例包括但不限于聚(氰基亞苯基亞乙烯基)("CN-PPV")、富勒烯分子(例如C6tl及其官能衍生物)和本領域迄今用于光感受器或電子傳輸層的有機分子和有機金屬分子。開關裝置的有機和無機半導體可以摻雜一種或多種摻雜劑。額外電荷載體通常來自具有不同價電子的摻雜劑。電子作為主要電荷載體的摻雜半導體被稱為η型半導體，空穴作為主要電荷載體的摻雜半導體稱為P型半導體。層107和有機半導體層中的摻雜水平可以不均勻分布并且可以改變符號從P型至η型(這在這些層內部形成ρ-η接頭)或從P型至未摻雜區域然后至η摻雜區域(這在這些層內部形成p-1-n接頭)。而在其他實施方案中，絕緣層是未摻雜的，例如僅包括未摻雜的金屬氧化物。多種電荷轉移化合物可以包括在半導體層中(單獨或以與上述其他半導體材料的混合物)。這樣的電荷轉移化合物對于本領域技術人員而言是已知的，并且包括但不限于含有噁二唑基團的電荷傳輸分子例如2-(4-聯苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(PBD)，以及含有芳基胺基團的電荷傳輸分子例如4，4'-雙[^(1-萘基)-7￥-苯基氨基]聯苯(NPB)和4，V-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯苯(TPB)。在一些實施方案中，本文描述的開關裝置包括界面修飾材料層，其可以位于例如I層107和第二電極109之間。一般而言，界面修飾層可以位于裝置結構的任何界面。界面修飾層可以包括半導體材料和絕緣材料。在那些絕緣材料用于界面修飾的情況下，該層通常很薄，例如，其可以具有單分子厚度，因此允許電荷載體穿過它。界面修飾材料通常改善了兩層之間的界面性質。例如，界面修飾材料層可以位于層107和109之間界面，與這兩層形成接觸。該層也可以稱為表面修飾層，因為它修飾了它沉積其上的部分制成的裝置中的表面。在一些實施方案中，界面修飾層包括一種或多種組分。第一組分修飾它沉積其上的層的表面。例如，第一組分可以共價鍵合或修飾位于金屬氧化物層表面的親水部分。例如，OH基團可以被修飾。界面修飾層的第二組分可以提供表面沉積第二層所需要的特征，例如，液相沉積第二電極所需要的特征。在一些實施方案中，第二組分可以提供需要的濕潤性特征給傳導性油墨待沉積其上的表面。例如，界面修飾材料和傳導性油墨可以被選擇例如以最小化濕潤性并從而通過液相方法獲得非常小尺寸的電極。例如，發現包括氟取代烷基的界面修飾化合物可用于最小化濕潤性并允許印刷具有細線寬度的電極。在其他實施方案中，可能需要在液相沉積電極之前形成孔可濕潤的(well-wettable)表面。應理解，一般而言，界面修飾層可以用于改善界面的至少一種性質。例如，位于金屬氧化物層上的OH基團和H2O的去除和修飾可以減少1-層和第二電極之間界面的針孔。在一些實施方案中，界面修飾材料的薄單分子層在開關裝置的兩層之間界面形成。適合這樣層的分子可以包括反應性末端和“尾”，其中反應性末端反應或修飾它沉積其上的表面，并且尾形成適合沉積第二層的新表面。這樣的分子實例包括通式RnSiX4_n的有機硅烷，其中η為1-3，R為烷基，并且X為鹵素，例如F、Cl、Br和I。烷基可以是取代的或未取代的，并且可以包括雜原子。在一些實施方案中，烷基具有式-(CH2)k-Ri，其中k可以為0-9、優選1-5，并且Ri是有機官能團。Ri的實例包括_CH3、CF3、CF2CF2CF3、芳基等。在一些實施方案中，氟取代的烷基是優選的。例如，可以使用通式CF3(CF2)JogmSiX3化合物，其中I和m可以獨立為0-9，例如I至8。I和m的變化可以用來調節表面對特定油墨的濕潤性并優化印刷頂部電極圖案的尺寸。在特定實例中，十三氟-1，I，2，2-四氫辛基)三氯硅烷CF3(CF2)5CH2CH2SiCl3用于界面修飾層。該分子包括反應性末端-S1-Cl3和尾CF3(CF2)5CH2CH2-。在蒸氣涂底(vaporpriming)過程中，有機硅烷分子被引入包含基底的真空室。分子中的全部三個S1-Cl鍵與位于金屬氧化物表面的H原子和H2O反應，從而生成O-Si共價鍵。結果形成薄的、無針孔的絕緣層。分子的"尾"部分形成供沉積傳導性油墨的良好表面。可以使用包括反應性部分的多種其他化合物。實例包括具有S1-N鍵的烷基硅烷(alkylsylane)(例如，六甲基二娃燒(hexamethyldisalazane))、具有S1-O鍵的燒基娃燒(alkylsylane)等。進一步地,界面修飾化合物不限于有機娃分子,并且可以包括有機金屬分子(例如，具有金屬-鹵素鍵的那些)和具有反應性基團(某些反應性碳-鹵素鍵等)的有機分子。也可以使用有機部分中含有不飽和鍵(例如sp2成鍵的鍵)的界面修飾化合物。第二電極一般而言，第二電極109可以采用任何傳導性材料，例如針對第一電極所列的那些。在某些實施方案中，開關裝置101的第二電極109使用液相加工方法形成。因此，需要采用可使用這種方法形成或沉積的材料。這些包括可通過無電沉積而被電鍍或沉積的材料，或者可通過多種技術(例如溶劑蒸發、化學處理、照射、熱處理等)從溶液、混懸液、溶膠-凝膠、熔體等沉積的材料。這些材料的實例包括:金屬，例如Au、Ag、N1、Cu及類似物；傳導性金屬氧化物，例如氧化銦、氧化錫或氧化銦錫；傳導性復合材料，傳導性碳形式(例如取代或未取代的富勒烯、碳納米管和石墨納米粒子)、傳導性金屬復合物及類似物。這些材料可以摻雜提供電荷的材料，例如提供+1、+2、+3荷電陽離子和-1、-2和-3陰離子的鹽。這樣的陽離子和陰離子的實例包括鋰、鈉、鉀、銫、鈣、鋇、鋁、四烷基銨(例如四丁基銨、四乙基銨、四丙基銨)、苯基銨陽離子，和陰離子(例如三氟甲烷磺酸根、三氟乙酸根、四苯基硼酸根、甲苯磺酸根和六氟磷酸根)。在某些實施方案中，發現有機傳導性材料(例如傳導性聚合物和寡聚物)是特別適合的。可以使用傳導性取代或未取代聚噻吩(PT)，例如聚(3，4-亞乙基二氧基噻吩)(PEDOT)、聚吡咯(PPY)、聚苯胺(PANI)及其共聚物。在一些實施方案中，可以在頂部電極109中使用中性共軛PF、PPV和PT與電荷傳輸聚噻吩(例如，摻雜的聚噻吩)、聚苯胺和聚吡咯的摻合物。有機傳導性材料經常包括增加其傳導率的摻雜劑。這些摻雜劑可以是有機的或無機的(例如，上述那些)。優選的有機摻雜劑包括荷電聚合物，例如聚(苯乙烯磺酸酯)(PSS)，其通常用于PED0T:PSS和PANI=PSS組合。其他適合的無機摻雜劑包括某些金屬氧化物(例如，TiO2)、二甲亞砜(DMSO)和炭黑，其普遍用于例如PPY=TiO2和PPY:炭黑和PEDOT:DMSO組合。在一些實施方案中，金屬納米粒子(例如銀和金納米粒子)用于第二電極。這些材料可通過液相加工方法(例如噴墨印刷)沉積。根據一些實施方案，用于第二電極層的材料可溶于極性或非極性溶劑。極性或非極性有機溶劑(例如醇(例如甲醇)、丙酮或烴溶劑)可用于使用液相加工遞送上述材料。一些實施方案還使用水溶性或溶于有機/水溶液(例如含水醇)的材料。當采用液相沉積方法時，這樣的液體介質在一些實施方案中可用于形成第一電極和/或1-層。一般而言，第一電極所列材料的任何一種適合第二電極，反之亦然，上述用于第二電極的材料也適合第一電極。與第一電極的厚度類似，第二電極的厚度不是關鍵的，并且可以從數百埃至數百微米或更厚。開關裝置的電性能開關裝置的電極材料特征為決定材料將電子注入開關1-層能力的功函數值。開關裝置的性能取決于兩個電極的功函數值，并且取決于這兩個功函數之間的差額。通常，具有較高功函數的電極被稱為陽極。已證明在本文提出的某些MM裝置中，頂部和底部電極材料的功函數差額決定裝置1-V特征的對稱性。通常，第一和第二電極材料之間功函數差額越大，開關的1-V曲線越不對稱。當類似或相同材料用于第一和第二電極或者這兩種材料功函數差額小(例如，小于約200meV，或者在一些情況下小于約IOOmeV)時，產生具有對稱1-V特征的MM裝置。具有小的功函數差額材料對的實例包括Al/Ta、Al/T1、Ti/Ta、Al/Ag、Au/PEDOT等。具有對稱1-V特征的開關特別適合控制IXD顯示器的像素性能。當兩個電極之間的功函數差額大(例如，至少約IOOmeV,或者在一些情況下至少約500meV，例如高達3eV)時，通常產生具有不對稱功函數的MM裝置。具有不對稱1-V特征的開關特別適合控制電泳和旋轉元素顯示器的像素功能。注意，一些類別的MM裝置對兩個電極之間的功函數差額不敏感。具有氮化鋁絕緣體層的MIM裝置例如表現為總是具有不對稱的1-V特征，不論采用什么類型的電極，甚至在電極間功函數差額相對小的時候。雖然功函數是材料的內在性質并且不顯著依賴于材料沉積的方法，但是它取決于材料的具體形態和/或物理-化學結構。因此，材料可以被調整以具有與需要的電性能相關的特定功函數。例如，調整可以包括:使用特定摻雜劑改變非化學計量金屬氧化物(例如ΙΤ0)中的氧的量，改變摻雜濃度，改變金屬合金的合金組成等。有機傳導性材料在這方面是特別有利的，因為可以使用多種具有不同功函數的化合物。有機導體的功函數可以使用結構修飾和摻雜劑而相對容易地改變。因此，在一些實施方案中，本發明提供了形成具有更好控制的電性能的MIM二極管的方法。除了功函數值，1-層的厚度也是重要參數。一般而言，絕緣體越厚，電容越低并且接通電壓(turn-onvoltage)越高。圖1所示裝置的電流-電壓(1-V)特征可以是對稱的或非對稱的。如實施例中所證明的，整流比(定義為在給定偏壓值下正向電流與反向電流之比)可以高達IO6-1O7;即，在正向偏壓方向為傳導性的，而在零和反向偏壓下為絕緣的。開關性質可以用整流比I(V)/I(-V)或轉換比(在其中I(V1)>I(V2)的兩個給定電壓I(V1)A(V2)下的電流比)表征。特殊情況是V2=O。如本發明實施例中所證明的，V2接近OV時，轉換比I(V1VI(V2)可以高于IO100雖然本文所述開關二極管可以包括與電容器中的那些相似或相同的材料，但是兩個裝置在目的、結構和操作方式上是根本不同的。雖然電容器和MIM二極管通常都包括位于傳導性電極之間的絕緣材料層，但是二極管被構建為使裝置電容最小化，同時最大化載流子注入，從而實現高的電流/電容比。正好相反，電容器被構建為最大化電容并最小化載流子注入，從而具有低的電流/電容比。本文描述的MIM二極管在一個實施方案中特征為每單位給定裝置面積的低電容值，小于約1.5yF/cm2、優選小于約lyF/cm2的值是良好開關性能所需要的。在一個實施例中，已經制成電容/面積值為約0.1-1μF/cm2的開關裝置。這些特征不同于電容器中的特征，電容器中最大化電容/面積是優選的。MM二極管的電流/電容比通常大于約0.0lmA/nF(例如，約0.015mA/nF)。相反，電容器被設計為最小化漏電和最大化電容。lmF(106nF)的商業電解質電容器中通常漏電小于l(T2mA。這種電容器的電流/電容比通常小于l(T8mA/nF。在結構水平上，電容器通常采用多孔電極表面以在給定裝置體積下最大化表面積，并且實現更高的電容值。例如，電容器中的電極表面可在沉積后故意弄粗糙，或者可以通過導致孔隙形成的方法來沉積。相反，本文描述的MM二極管結構通常采用光滑和非多孔電極，導致二極管電容最小化。電極表面的粗糙化通常是不需要的。在一個實施例中，通過濺射鉭、隨后部分陽極化鉭而提供了具有非多孔鉭陰極的MIM二極管，沒有明顯地粗糙化鉭表面。二極管和電容器在操作方式上也可以不同。許多類型的電容器本質上是電解的，氧化/還原反應發生在電極。這樣的電容器還通常包括電極之間的層，其提供高的離子傳導但可忽略的電子傳導。相反，本文描述的二極管的功能通常不依賴于化學反應。在許多實施方案中，MIM開關裝置的操作僅包括電子流，而離子運動可忽略。因此，雖然二極管和電容器可以具有"MIM"結構，例如Ta/Ta205/PED0T或Ta/Ta205/Mn0結構，但是二極管通常具有非多孔電極，并且符合保持如上所述的所需的低電容/面積比和高電流/電容比所需的尺寸(層面積和層厚度)。應理解，在一些實施方案中，二極管電極可以具有一定水平的孔隙率，只要這樣的孔隙率不明顯損害裝置的開關性能。二端開關結構的制造方法如提到的，多種方法可用來形成MM裝置。使用液相加工形成MM裝置的至少一層是有利的。雖然MIM電極和1-層都可以通過液相加工而形成，但特別有利的是通過該方法形成頂部電極。根據本發明某些實施方案的二端開關的制造方法的一個實例描述于圖2。該實例涉及具有通過修飾下層而形成的無機絕緣層并具有通過液相加工方法而形成的頂部電極的MIM裝置。例如，在該方法中，第一電極的頂部分可以被修飾以形成金屬/金屬氧化物雙層。這樣的順序優于其他方法，因為這最小化了MM裝置制造常規需要的費力圖案化步驟的量。優選地，根據圖2所示方法流程圖，僅底部電極層可能需要圖案化，而絕緣層共形形成在圖案化的底層之上，并且頂部電極層通過液相加工方法(例如印刷)沉積，因此可以不需要單獨的圖案化步驟。應理解，在可選實施方案中，可以采用不同的制造順序，例如絕緣層可以從外源沉積，或者頂部電極可以通過常規方法(例如PVD、CVD、PECVD等)來沉積。底部電極的形成參考圖2，第一操作201中，第一傳導性材料層沉積在基底上。可以使用多種沉積方法。這些包括PVD方法，例如濺射和蒸發(包括熱蒸發、電子束蒸發等)、熱沉積、CVD方法、等離子體增強的(PECVD)方法和光-有機沉積方法(PODM)，全部都是本領域技術人員熟知的。在選擇的實施方案中，適當時可使用電鍍和無電沉積方法。在其他實施方案中，可使用印刷。例如，多種金屬(例如T1、Ta、Al等)可熱沉積；某些金屬(例如Au、Cu和Ni)可電鍍或無電沉積；而一些金屬(例如Ag和Ni)可以在基底上印刷。其他材料(例如有機傳導性材料或傳導性氧化物)可通過多種液相加工方法沉積。如果必要，沉積在基底上的傳導性層使用常規圖案化方法(例如，石版印刷技術)圖案化，并且在接下來的操作203中，絕緣層形成在第一傳導性層的至少一部分上。可使用幾種方法來形成絕緣層。在一些實施方案中，可通過例如化學、等離子體或電化學處理來修飾第一電極的一部分而形成絕緣層。根據一些實施方案，第一電極金屬層的上部分可被陽極化形成金屬氧化物。陽極化陽極化是特別適合的技術，因為它通常以自我限制的方式用金屬氧化物薄層同形覆蓋第一電極金屬層。陽極化操作通常通過將部分制成的MM結構浸入陽極化溶液中而進行，其中第一電極的傳導性層與陽極化勢源連接。陽極化溶液通常包括酸(例如磷酸、硼酸或檸檬酸)的水溶液。發現在使用時用鹽(例如酒石酸鹽、檸檬酸鹽或磷酸鹽)替代酸導致改善的陽極化。在一些實施方案中，陽極化溶液還可以含有離子表面活性劑。根據一些實施例，在陽極化電勢應用約I小時后，金屬氧化物薄層在基底表面形成。當陽極化在具有金屬的電分離部分的圖案化金屬層上進行時，為了在這些電分離部分上形成金屬氧化物，它們需要電連接。通常，臨時可去除傳導材料(例如銀漿)在進行陽極化之前應用至第一電極的圖案化金屬層，并在陽極化完成之后通過用溶劑(例如乙酸丙酯)洗銀而被去除。陽極化通常導致絕緣金屬氧化物在圖案化金屬層的整個表面上形成，除非其受到有意識地保護。在一些實施方案中，底部電極金屬層的一部分的有意識保護可以用來形成via。這樣的via可以用來連接底部電極與像素驅動電路。化學修飾可以使用通過修飾第一電極上部分而形成絕緣層的其他方法。例如，可以使用化學修飾或通過等離子體處理的修飾。在一些實施方案中，可通過用適合的化學物質(例如o2、h2s*nh3)處理下面的金屬層而生成金屬氧化物、硫化物或氮化物。在一些實施方案中，可以使用熱氧化或通過化學蒸氣處理的氧化。例如，一部分鈦層可以在O2氣氛中熱氧化而生成氧化鈦。在其他情況下,H2O蒸氣可以用作氧化劑。化學處理在一些情況下可以通過緩和的基于溶液的方法進行，并且不必涉及高溫處理。例如，部分制成的基底可浸入被用以生成金屬硫化物的H2S或CS2飽和的溶液。等離子體處理在一些情況下，化學反應可以是等離子體輔助的。例如，金屬氧化物可通過將金屬暴露于含有氧源(例如O2)的等離子體而生成。在一個實施例中，氧化鋁絕緣體層通過將鋁底部電極層暴露于O2等離子體而制成。當絕緣層通過例如陽極化或一些類型的化學處理來修飾裝置下層而形成時，所得裝置通常具有包在絕緣材料中的完整的底部電極。這是該方法的有利特征，因為這樣的包裹防止MM結構的頂部和底部電極之間的短路，否者可能在絕緣層邊緣附近發生短路。使用犧牲層的方法在一些實施方案中，有利的是使用非源自第一電極傳導性材料的絕緣層材料。制成絕緣層的一種技術包括:將前體的"犧牲層"沉積在第一電極頂部上，隨后通過陽極化、等離子體處理、化學修飾等將該犧牲層完全轉化成絕緣材料層。例如，可通過將薄的Ti(OPri)4犧牲層沉積在第一電極的ITO層上，隨后通過使部分制成的裝置暴露于H2S或CS2而將犧牲層轉化為TiS2而形成IT0/TiS2雙層。其他技術采用將金屬層完全轉化為金屬氧化層。例如，第一或底部電極可由銀或鋁形成。鉭金屬層可在底部電極頂部形成。然后該鉭層經例如陽極化或等離子體處理而被完全氧化生成氧化鉭層。退火(任選)操作203中一經形成無機層，則該無機層可以任選在操作205中通過例如熱處理而退火。在一些實施方案中，陽極化生成的金屬氧化物通過將部分制成的裝置暴露于約60-200°C的溫度約0.25-3小時而退火。有機半導體層的沉積(任選)在一些實施方案中，在無機層形成之后但在第二電極形成之前，任選地，有機半導體層可以通常通過液相加工方法而被沉積。在一些實施方案中，薄的(例如，單分子的)界面修飾絕緣材料層沉積在無機層頂部。可以使用多種有機分子，包括有機硅和有機金屬化合物。該層可以例如通過蒸氣涂底、自旋涂布、浸潰等被沉積。根據涂底化合物的性質和方法要求，可以使用其他沉積方法。在一個實施例中，有機硅化合物通過蒸氣涂底在室內(例如半導體加工工業中使用的那些)沉積。例如，可以使用可獲自YieldEngineeringSystems的YES-1224蒸氣涂底裝置。液相沉積方法包括自旋涂布、浸潰和本領域技術人員已知的其他方法。在一些實施方案中，涂底化合物在適當溶劑中的溶液被形成并沉積于需要修飾的表面。過量溶劑可稍后通過基底的熱后處理而去除。頂部電極的形成在某些實施方案中，頂部電極的傳導性材料通過液相加工方法沉積。如上文所解釋的，液相加工方法包括印刷、涂布、電鍍、無電沉積等。例如，銀和前面章節中所述的某些傳導性油墨可印刷在MIM裝置的下層上。頂部電極的材料可從溶液、混懸液、溶膠-凝膠或熔體應用。在一些實施方案中，該材料以圖案化方式沉積。在一些實施方案中，該圖案化通過下層或基底層的預處理來進行，如2004年I月16日提交的發明人為Nilsson的美國公布專利申請第2004/0179146號所描述的，其通過引用以其整體并為所有目的而并入本文。適合的液體分配技術包括浸潰、涂布、基于滴的印刷(例如，噴墨印刷)、凹版印刷、絲網印刷、熱轉移印刷、平版印刷等。涂布方法包括自旋涂布、噴霧涂布、刮條涂布、浸潰涂布、縫隙涂布等。所述材料可通過溶劑蒸發、液相冷卻或加熱、化學或電化學處理液相中的前體、通過照射或高溫處理液體中的材料或其前體以引起材料沉淀，而從液相形成。具體實例包括:從印刷的油墨溶液蒸發溶劑，電鍍金屬，通過無電沉積而沉積金屬，通過冷卻熔體而沉積材料，等。多種溶劑可用來提供液相，包括極性溶劑(例如水、醇、氯仿等)和非極性溶劑(例如甲苯、二甲苯等)。液相沉積可以圖案化方式(例如，印刷圖案)進行，或者傳導性材料可以被毯式(blanket)沉積。在后一情況下，可能需要額外圖案化。額外圖案化可以通過下述方法進行:頂部電極沉積之前預處理基底表面；光刻工業已知的剝離(lift-off)方法，或將硬掩膜沉積/印刷在目標區域并通過等離子體處理(例如O2等離子體)或溶劑處理去除未掩蓋區域。在已經沉積了頂部電極之后，MM二極管形成。根據其1-V特征，這樣的二極管可用于IXD主動矩陣或EFD(或旋轉元素顯示器)。可以看到，所述制造方法減少了需要光刻圖案化、高溫處理、真空沉積以及與MM二極管生產中高成本相關的其他步驟的步驟數目。在一些實施方案中，本發明方法提供了對開關裝置的電特征更好的控制，并且擴大了可用于制造的材料范圍。實施例部分將顯示，根據這些方法制成的裝置表現出長的操作壽命和良好的貯存穩定性。Via形成方法在某些實施方案中，via被形成以提供與底部電極層的電連接。例如，參考圖1，可能需要在線111和底部電極105之間形成電連接。可用于形成Via的方法的一個實施方案描述于圖3。參考圖3，通過在操作301中沉積傳導性材料層而形成第一電極。形成的第一電極如上文所述。接下來在操作303中，保護性涂層(例如，保護性油墨)應用至未來via位置的第一傳導性層的特定部分。保護性涂層可以通過例如液相加工方法之一(例如印刷)來沉積。在接下來的操作305中，第一傳導性層部分(除了受保護的區域)被轉化為絕緣體。例如，金屬頂部分可以通過O2等離子體處理或通過陽極化被轉化為金屬氧化物。接下來，保護性涂層在操作307中被去除以形成via。此時，第一電極用絕緣體同形覆蓋，并僅在via區域具有暴露的傳導性區域。接下來，via可以用傳導性材料填充。MIM裝置的進一步加工如上所述進行。側向MM裝置本發明的某些實施方案提供了"側向"MM裝置，其中絕緣體或半導體層形成(至少部分地形成)在下部電極垂直(或垂直傾斜)側面上。然后第二電極形成(至少部分地形成)在之前在下部電極側面形成的絕緣體或半導體層上。在這樣的設計中，電流以具有側分量(即，平行于第一電極頂面(或平行于基底表面)的分量)的方向行進。當然，電流方向也可以在某些實施方案中具有垂直分量。用于將下面金屬或傳導性層原位部分地轉化為絕緣體層的方法可以用于形成側向MIM裝置。等離子體氧化、陽極化、化學蒸氣反應、熱氧化等可以在預圖案化底部電極側面上產生"垂直"1-層的方式進行。因為這樣的轉化反應將不僅發生在頂表面而且發生在圖案化電極側面，它們自然形成可用于側向MIM裝置的結構。1993年9月21日授予Takahashi等的美國專利第5，246，468號(其通過引用為所有目的并入本文)中描述的某些裝置的布置和方法操作可用于本發明的側向MIM裝置。參見例如圖1F的結構。矩陣本文公開的開關裝置可用于列-排(χ-y)可尋址電開關矩陣。這些微開關是二端裝置，電流、電勢或其導數或積分可經由所述二端裝置通過外部偏壓的大小或極性而被打開和關閉。它們由金屬/半導體(或絕緣體)/金屬薄膜構型的無機半導體或絕緣薄膜制成。列-排可尋址電微開關矩陣可制作為以高的像素密度覆蓋大的區域。這樣的矩陣可與一個(或幾個)其他層(例如顯示器前板)集成。開光裝置集成入像素控制電路已詳細描述于之前通過引用并入的、2004年I月16日提交的、發明人為NiIsson的美國公布專利申請第2004/0179146號中，并將不在本文進一步討論。像素電極和相應的驅動方案也公開于H.-C.Lee等的美國申請第11/430，075號中，其通過引用為所有目的并入本文。雖然本文主要參考主動矩陣顯示器應用而描述，但不對稱和對稱MM裝置可作為開關用于多種系統，包括計算機工業的記憶芯片和各種微開關板。實施例實施例1用于形成Ta205_s的新陽極化方法在玻璃基底上用DC濺射設備(KurtJ.Lesker,PVD75型)濺射鉭膜(300nm厚)。基底未加熱。通過陽極化方法(其進行60分鐘)將鉭膜的頂部轉化為Ta205_s，形成Ta205_s層，然后在約300°C溫度下熱處理約20分鐘而形成厚度約IOOnm的Ta205_s層。然后招金屬在Ta205_s層的頂部熱沉積至厚度約150nm,以形成具有Ta/Ta205_s/Al構造的MIM二極管。傳統上，Ta陽極化用含有酸水溶液(例如,使用朽1檬酸)的電解質進行。朽1檬酸的陽極化過程如下進行:300nm厚的Ta膜被浸入檸檬酸水溶液(以大約0.0lM的濃度)，Ta膜被施以正偏壓以起陽極電極的作用。不銹鋼板(或Pt板)用作相反的陰極，兩個電極之間的距離為約4cm。陽極化過程包括兩個步驟:恒電流過程和恒電壓過程。在恒電流過程中，當例如0.2mA/cm2的恒電流應用至Ta膜時，Ta和陰極之間的電壓降連續增加。該步驟的電壓與Ta205_s的厚度線性相關，關系為約2nm/V。當達到預期的Ta2O5^5厚度時，電源控制器轉向恒電壓過程，并且恒電壓保持至電流下降至約零(或者，使用通常降至初始電流的<10%)。陽極化后，Ta/Ta205_s板小心在超聲浴中用去離子水、隨后用2_丙醇洗滌。所有清潔過程在室溫進行。·清潔后，兩種不同的方法用于Ta/Ta205_s板的后處理。一種方法是在H2氣氛下進行的熱后處理以進一步提高膜質量并調節金屬氧化物膜的氧含量。H2后處理方法包括下述步驟:使Ta/Ta205_s板裝入室內并使該板經受壓力約8Pa的H2氣氛(在密封室內)，增加后處理溫度至約300°C，然后使該板保持在這些條件下一定時段。例如，對于50nm、lOOnm、200nm的Ta205_s膜，后處理時間分別為約10分鐘、20分鐘和30分鐘。在300°CTH2氣氛中處理Ta板之后，該板盡快驟冷至室溫。圖4a所示數據是用該方法獲得。第二后處理熱過程在空氣中進行并包括:在約300°C下空氣中熱處理Ta/Ta205—定時段。例如，對于50nm、lOOnm、200nm的Ta2O5膜，退火時間分別為約10分鐘、20分鐘和30分鐘。Ta2O5在空氣中熱處理的Ta/Ta205/Al裝置的1-V特征類似于Ta2O5處理在H2氣氛中進行的那些Ta/Ta205/Al裝置，但是在給定電壓下表現出更小的電流密度。該結果表明，Ta/Ta205/Al裝置中的載流子遷移率對氧化物膜的化學組成敏感。盡管陽極化可以根據采用含酸電解質的傳統方法進行，本文確定，當使用鹽替代酸作為電解質組分時獲得更好的結果。例如，可以使用酒石酸鹽、檸檬酸鹽或磷酸鹽。在具體實施例中，使用了酒石酸銨。發現，使用鹽而非酸作為電解質組分導致Ta2O5膜不需要在非常高溫條件下的后處理。對于這些膜后處理，低于300°C且通常低于200°C且有時低于100°C的溫度是足夠的。MIM二極管制造方法的這種改進使得可能使用熔化或分解溫度低于200°C或甚至低于100°C的塑料基底。因此，在一些情況下，可以使用低熔點的柔性塑料基底。酒石酸銨中陽極化的方法類似于檸檬酸中陽極化的方法，除了使用0.0lM酒石酸銨和不同的Ta/Ta205_s后處理。當陽極化在酒石酸銨中進行時，Ta/Ta205_s板的熱處理在25°C至略低于200°C的溫度下空氣中進行。H2氣氛不是必需的。140°C下熱處理的裝置的開關比率[I(+V)/I(VOV)]和1-V特征(圖4b所示)相當于在300°C下4氣氛中熱處理的裝置。還制成了具有不同Ta205_s厚度、不同退火溫度和不同H2分壓的裝置。在所有這些情況下觀察到了相對偏壓極性的對稱1-V。該實施例證明，可以在底部和頂部金屬電極具有相似功函數的MM裝置中實現對稱開關特征。該實施例還證明，載流子遷移率可以通過后處理或通過不同陽極化方法條件來優化。實施例2具有印刷金屬電極的MM薄金(Au)條(IOOnm厚，Imm寬)沉積在玻璃基底上。在一個實施例中，金通過電沉積來沉積。電沉積溶液的制備是通過將0.034g-0.34g(0.0IM-0.1M)的AuCN和0.0196-0.196g(0.02-0.2M)的KCN溶解入15mL的0.02-0.2MKOH水溶液中。脈沖靜電沉積使用具有Pt線作為相反電極的常規二電極系統進行。沉積之后，樣品用DI水洗滌并通過N2流干燥。在另一實施例中，金電極通過無電沉積形成。Au的無電鍍包括在作為加帽劑(cappingagent)的朽1檬酸鈉(水中5xlO_5M)存在下用硼氫化鈉(10_3mol)還原HAuCl4(0.01M)溶液。在金沉積后，使用DC濺射PVD設備將IOOnm厚的Ta膜沉積在Au電極頂部。Ta層通過在酒石酸銨中陽極化、隨后140°C后處理而被完全轉化為Ta205_s。含有2mL3Wt%PEDOT:PSS溶液(H.C.Starck,4083)和0.5mLAg衆(NanophaseTechnologyInc.6045)/乙酸丁酯的水溶液自旋流延(spin-cast)或滴流延(drop-cast)在Ta205_s層的頂上以形成MIM二極管。在自旋流延情況下，頂部電極的圖案通過用DI水濕潤的Q頭去除不想要的電極材料來確定。PEDOT溶液在室溫下自然干燥。在120°C進行烘烤5-15分鐘以完全去除水溶劑。Au/Ta205_s/PEDOT=PSS-Ag二極管的1-V特征示于圖5。該實驗以不同Ta205_s厚度重復。觀察到類似于圖5的對稱開關特征。該實施例說明，所公開的MIM裝置的電極層可以用傳導性油墨流延或印刷。該實施例還說明，當頂部和底部電極的功函數相同或接近時，可以實現兩個極性的對稱1-V。該實施例還說明，通過對于底部電極使用例如電鍍或無電沉積，可以不使用真空沉積而制成MM裝置。實施例3具有頂部PEDOT電極的具有不對稱1-V特征的MIMTa金屬使用DC濺射設備濺射在玻璃或塑料基底上以形成300nm厚的Ta膜。鉭膜被陽極化30分鐘，然后在140°C經受熱處理約30分鐘以形成IOOnm厚的Ta205_s層。3wt%PEDOT:PSS(H.C.Starck，4083或PH500)溶液滴流延在Ta205_s的頂部分以形成MM二極管。獲得了類似于PIN硅二極管中觀察到的不對稱1-V特征。Ta/Ta205_s/PED0T:PSS的1-V特征示于圖6。整流比(定義為給定電壓值下兩極性的電流比)在4V時達到106。I(2V)和I(-15V)之間的開關比率為5xl03，其足以驅動用EH)膜制成的顯示板。該實驗使用25°C至180°C的熱退火溫度重復。獲得具有類似于圖6所示不對稱1-V特征的MM裝置。該實施例以范圍約30nm至200nm的不同Ta205_s厚度重復。獲得具有類似于圖6所示不對稱1-V特征的MM裝置。PAN1:PSS和PPY:Ti02、PPY:炭黑(Aldrich)、PED0T:Ag漿導體油墨也用作頂部電極層。這些膜的功函數為4.5至5.2eV(與Ta膜中4.2eV的功函數不同)。觀察到類似于圖6所示的不對稱1-V特征。使用類似于美國申請2005/0224788和2005/0227082以及WO申請2005/090434(全部通過引用并入本文)中描述的方法調節基于PED0T、PANI和PPY的傳導性聚合物。這樣的膜的功函數被報道為在5.2-5.SeV的范圍內。用這樣的頂部電極油墨制成的MM裝置顯示類似于圖6所示的不對稱1-V特征。用傳導性碳納米管制成的傳導性油墨也用于頂部電極。觀察到了類似于圖6所示的不對稱1-V特征。該實施例說明，當頂部和底部電極的功函數明顯不同時獲得不對稱的1-V行為。Ta的功函數為4.2eV，而該實施例中頂部電極的功函數在4.5eV_5.8eV范圍內。除了作為開關裝置的傳統應用外，具有不對稱I;特征的MM二極管可用于構造電泳顯示器應用的像素驅動器(H.C.Lee的美國申請11/430，075描述了這些像素驅動器，其通過引用整體并入本文)。該實施例還說明，可以通過液相加工制成至少一個電極，制成不對稱MM裝置。實施例4其他1-層或半導體層可以插在1-層和頂部電極之間Ta金屬使用DC濺射設備濺射在玻璃或塑料基底上以形成300nm厚的Ta膜。鉭膜被陽極化30分鐘，然后在140°C經受熱處理約30分鐘以形成10011111厚的1&205_8層。MEH-PPV粉末溶于甲苯以形成0.5wt.%溶液。溶液流延在Ta205_s層頂，并在80°C烘烤30分鐘以完全去除溶劑。得到的MEH-PPV厚度為50nm。Ag膜用作頂部電極，其通過熱沉積而形成。得到的Ta/Ta205_s/MEH_PPV/Ag二極管顯示如圖7所示的不對稱1-V特征。用溶液分配器(Asymtek402)印刷的Ag漿取代真空沉積的Ag膜來重復本實驗。印刷的Ag層在100°C烘烤3分鐘。觀察到類似于圖7所示的不對稱1-V特征。用聚(9，9-二-正辛基-2，7-芴(PFO)、P3HT、聚乙烯咔唑(PVK)和可溶性有機分子例如C6tl衍生物(例如，PCBM)和碳納米管取代MEH-PPV來重復本實驗。觀察到類似于圖7所示的結果。與實施例3所示Ta/Ta205_s/PEDOT獲得的結果相比，本實施例說明，半導體層可插在I和頂部電極之間以調整1-V特征。實施例5具有印刷的Ag電極的MMTa金屬使用DC濺射設備濺射在玻璃或塑料基底上以形成300nm厚的Ta膜。鉭膜被陽極化30分鐘，然后在140°C經受熱處理約30分鐘以形成IOOnm厚的Ta205_s層。Ag漿作為頂部金屬電極滴流延在Ta205_s層頂部以形成MIM二極管(類似于實施例4中的方法)。觀察到類似圖6和7中所示的Ta/Ta205_s/Ag的1-V特征。使用Ag作為底部電極重復本實施例。通過熱沉積在一個實施例中獲得Ag層，并通過Ag漿沉積在另一實施例中獲得Ag層。對于Ag漿的情況，其通過噴嘴流延至目標區域，然后裝置在室溫下干燥。然后將膜在100°C烘烤30分鐘。得到的Ag膜厚度為0.2至幾微米。然后用上述相同方法濺射薄Ta膜。然后用之前公開的方法將該Ta層完全陽極化成Ta205_s。Ag用作頂部電極并用相同的Ag漿和加工條件加工。觀察到了類似于圖4a所示的對稱ι-v特征。使用不同的金屬和傳導性金屬氧化物(例如銦-錫-氧化物)作為底部電極、不同厚度的Ta205_s作為絕緣體層重復本實施例。用液體加工處理頂部電極,使用包含功函數與底部電極功函數相同(或接近)的傳導性粒子的油墨。觀察到類似于圖4a所示的對稱1-V特征。本實施例還說明，MM二極管中的金屬層可液體加工。本實施例還說明，電極可以無需真空沉積而形成。實施例6用Al取代Ta來重復實施例1。300nm的Al通過DC賤射機(KurtJ.Lesker,PVD75型)濺射在玻璃基底上。通過在0.2ΜH3BO3溶液(pH=3.5，不銹鋼用作陰極，Al用作陽極)中陽極化Al電極而形成30nmAl203_s絕緣層。厚度為150nm的頂部電極鋁層被熱沉積在A1203_S頂部以形成A1/A1203_s/A1二極管。圖8顯示了A1/A1203_s/A1的對稱1-V特征。本實施例說明，可以在A1/A1203_s/A1二極管中實現對稱開關特征，其中A1203_s通過在H3BO3溶液中的陽極化而形成。實施例7具有由O2等離子體形成的Al2O3的A1/A1203/A1MIM二極管用O2等離子體處理取代陽極化而形成絕緣層，重復實施例6。300nm的Al通過DC濺射機(KurtJ.Lesker,PVD75型)沉積在玻璃基底或塑料基底上。通過300mT/100W的O2等離子體處理(TechnologyPEIIA)30分鐘而形成30nmAl2O3-S層。等離子體處理后，約150nm的Al熱沉積在A1203_S頂部而形成A1/A1203_S/A1二極管。觀察到如圖9所示1-V對稱特征。用不同厚度的A1203_S層作為絕緣層來重復本實施例。觀察到對稱1-V特征。本實驗證明，I層可以通過底部電極頂層的O2等離子體處理而形成。實施例8具有通過熱氧化形成的I層的MIM二極管重復實施例1、6和7，使用熱氧化而非陽極化或O2等離子體處理來形成I層。300nm厚的Ni層通過熱蒸發器(KurtJ.Lesker,PVD75型)熱沉積。30nm的NiCVs絕緣層通過將Ni在約200°C溫度下空氣中熱氧化2小時而形成。50nm的Au層(作為頂部電極)被熱沉積在NiCVs的頂部分以形成Ni/Ni(Vs/Au二極管。觀察到如圖10所示對稱1-V特征。用不同厚度的NiCVs層來重復本實驗。觀察到了對稱1-V特征。使用IOOnm厚的熱沉積Ni層作為頂部電極重復本實驗。觀察到了類似于圖10所示的對稱1-V特征。本實施例證明，MM的I層可以通過底部電極的頂表面的熱氧化而形成。實施例9具有通過熱氧化形成的I層的MIM二極管使用Ti箔替代Ni作為底部電極來重復實施例8。Ti箔用作底部電極。20nm厚的Ti02_s層通過將Ti在500°C下空氣中熱氧化6小時而形成。金頂部電極蒸氣沉積在Ti02_s1-層頂部以形成Ti/Ti02_s/Au二極管。觀察到如圖11所示不對稱1-V特征。使用熱沉積的Ti和Al替代Au以形成Ti/Ti02_s/Ti或Ti/Ti02_s/A1MM二極管來重復本實施例。觀察到了類似于圖8所示的不對稱1-V特征。本實施例進一步證明，MM裝置的I層可以通過底部電極的頂表面的熱氧化而形成。實施例10具有通過室溫化學處理形成的I層的MM二極管通過DC濺射機在玻璃或PET基底上形成IOOnm厚的ITO第一電極層。薄的Ti(OPri4)(Aldrich)犧牲層通過自旋流延方法從甲醇溶液沉積到ITO電極的頂部，至厚度為50nm。然后將H2S或CS2氣體引至Ti(OPri4)表面，完全將Ti(OPri4)層轉化為TiS2。具有不同或類似功函數的另一種金屬被熱沉積以形成具有不對稱和對稱1-V特征的二極管結構。Au、ΙΤ0,PEDOT,Ag、Ni沉積為頂部電極時提供具有對稱的1-V特征的MM裝置，而Al、Yb、Zn、Mn和Ba用作頂部電極時提供具有不對稱的1-V特征的MM裝置。實施例11印刷電極的加工方法重復實施例2和3，但頂部電極用溶液分配器(AsymteCk402，噴嘴直接接觸基底或通過溶液)印刷的PEDOT溶液形成。PEDOT的粘度調至10-50cP的范圍。用針頭噴嘴(32號，90um內孔)，得到了寬度為0.2mm且厚度為幾千埃的傳導點和線。觀察到類似于圖5所示的對稱1-V特征。重復本實驗，PEDOT層用噴墨印刷機(Microfab，Jetlab_4)印刷。PEDOT的粘度通過水稀釋調節至5-15cP以適應印刷過程。噴墨印刷屬于非接觸印刷技術。在這樣的印刷過程中，溶液噴嘴在登陸基底之前形成圓滴。基底與噴嘴頭的距離為0.75-lmm。使用30um孔噴嘴，在具有不同親水性質的基底上形成50-120微米的傳導線和點。使用該過程制成的裝置用于制造EH)顯示器的像素驅動器(參見下面的實施例)。浸潰涂布也用于形成MM裝置的傳導性層。通過用類似于顯示器工業中使用的光掩膜和UV光源處理基底而形成圖案。除了浸潰涂布外，還可以使用縫隙涂布、刮條涂布和噴霧涂布。用于該過程的油墨粘度類似于用于分配的粘度，例如已試驗了5-50CP的粘度的溶液。熱轉移也可用于制成MIM裝置的傳導性層。該方法中，傳導性膜以固體形式從母層熱轉移至基底的目標區域。激光掃描儀用作熱源。絲網印刷也用于形成Ag層和有機導體層。在該方法中，油墨粘度被調至5，000-20，OOOcP的范圍。使用商業絲網印刷機連同掩膜。采用300掩膜絲網。類似于分配，也可以用平版印刷、凹版印刷、柔版印刷。油墨性質對于所有這些方法而目是通用的。本實施例證明，印刷工業技術人員所知的所有類型的印刷工具可用于在液相加工過程中圖案化傳導性油墨。實施例12MM對稱二極管的操作壽命在室溫測量MM裝置在給定電流水平下的操作壽命。圖12顯示Ta/Ta205_s/Al裝置在lOmA/cm2的數據集。120小時后，電壓保持在相同水平，裝置的電性質沒有顯著退化。通過用Al替代Ta作為底部電極并用A1203_S替代Ta205_s作為絕緣體來重復本實驗。觀察到類似于圖12所示的結果。在商業主動矩陣液晶顯示器中，像素開關僅在總操作時間的1/200-1/1000轉換。這意味著像素開關持續操作44-220小時。本實施例的結果證明，印刷頂部電極的MIM裝置對于商業應用而言是足夠穩定的。實施例13具有PEDOT層的MM的貯存穩定性進行MIM二極管貯存穩定性的測量。圖13顯示非包裹形式的Ta/Ta205_s/PED0T:PSS結構的MM二極管的貯存穩定性。清楚顯示，正向和反向電流在180天后僅下降10%。然而，開關比率(I(4V)/I(-5V))在試驗4320小時后無顯著變化。通過用Al替代PED0T:PSS作為頂部電極以形成Ta/Ta205_s/A1MM二極管來重復本實施例。觀察到類似于圖13所示的結果。用Al替代Ta并用A1203_S替代Ta205_s以形成A1/A1203_S/A1MIM二極管來重復MM裝置的本實施例。觀察到類似結果。重復本實施例，用Au替代Ta作為底部電極，Ta2O5^5或A1203_S作為絕緣層，印刷的PED0T:PSS作為頂部電極。觀察到類似于圖13所示的結果。本實驗證明，具有印刷的頂部電極的非包裹的MIM二極管具有長貯存壽命。由于集成過程中額外的包裝，將這樣的裝置集成入主動矩陣顯示器將具有足夠的實際應用貯存壽命。實施例14貯存壽命還研究了未包裹的MM二極管的1-V特征隨貯存時間的變化。圖14提供了具有Ta/Ta205_s/MEH_PPV/Ag結構的二極管制備后和在空氣中貯存I個月的1-V特征。試驗期間未觀察到該裝置顯著的1-V特征變化。重復本實施例，用Al替代Ta作為底部電極，Al2O3-S替代Ta205_s作為絕緣體。觀察到類似于圖8所示的結果。圖15提供了具有Ta/Ta205_s/P3HT/Ag結構的MM二極管制備后和在空氣中貯存I個月的ι-v特征。同樣，試驗期間未觀察到該裝置顯著的1-V特征變化。對通過用Al替代Ta作為底部電極并用A1203_S替代Ta205_s作為絕緣體而制備的二極管重復本測量。觀察到類似于圖15所示的結果。還對作為MM二極管的Ta/Ta205_s/Al和/或A1/A1203_S/A1重復本測量。觀察到有關這些二極管的貯存壽命的類似結果。本實驗證明，具有印刷的頂部電極的MM裝置即使在未包裹狀態下也具有長的貯存壽命。這些裝置實現了低成本基底和包裝的商業應用。實施例15使用MIM開關驅動顯示器前板Ta/Ta205_5/PEDOT二極管用于構建顯示器的像素驅動器。顯示器包括24列和24排。每個顯示器元件的間距大小為2mmx2mm(12.5點/英寸(dot-per-1nch)格式)。購自SipixImageInc.,Fremont,California的電泳顯示器(EPD)膜用于顯示器元件。這樣的EPD膜的反射率可以通過對其前電極和后電極應用某水平的外部電壓來改變。改變時的反射率可以在撤回外部偏壓后保持。通過應用正向15V偏壓0.5-1.5秒，EH)膜變成白色，反射為30%。在應用1-4秒的-15V偏壓下，EH)膜變成深綠色，光反射小于3%。電壓偏壓小于2V偏壓時，EH)膜保持之前記錄的顏色。本發明公開的不對稱MM二極管用于驅動EPD前板。驅動每個EH)像素的電路包括串聯的選擇線、數據線、開關二極管和電阻以形成分壓器。像素電極和相應的驅動方案公開于H.-C.Lee等的美國申請第11/430，075號，其為所有目的通過引用并入本文。EH)像素連接至開關二極管的陽極和電阻的一側。開關裝置結構參數、過程條件和性能參數類似于實施例3公開的那些。Ta和Ta205_s的厚度分別為300nm和30nm。陽極用溶液分配器(Asymtek402)印刷，油墨是購自Bayer的PEDOT:PSS(產品代碼4083)并被重新配制為適合印刷工具的粘度。在主動矩陣背板(包含24x24矩陣的相同格式的像素驅動器矩陣的板)制成后(24x24像素電極形式的最上層將接觸EH)前板)，層壓EH)膜，使自由表面側與背板上的像素電極接觸，用適當壓力(21d/cm2)在80-100°C下進行層壓。AMEH)顯示器產生的校驗板圖案的照相圖像示于圖16。這樣的基于MM的主動矩陣EH)顯示器可以在10-18V的電壓范圍操作，商業CMOS驅動器可以用作顯示區域外的外周排驅動器和列驅動器。本實施例證明，本發明公開的MM開關可以用于構建顯示器的像素驅動器。實施例16具有低電容的MM開關裝置使用實施例4中所示的裝置之一進行阻抗分析。裝置結構為Ta/Ta205_s/MEH-PPV/PED0T，其中MEH-PPV和PEDOT層用溶液分配器(Asymtek402)印刷。四層中各自厚度分別為300nm、30nm、100nm和300nm。試驗裝置的尺寸由Ta和PEDOT電極的上層區域限定，并且是0.57mmX3.5mm(0.02cm2)。該裝置的電容為0.8nF，幾乎獨立于-15至+5V范圍的電壓。相比較，還測量了制成為無MEHPPV層的開關(類似于實施例3公開的開關)的電容，相同面積的裝置得到20nF。本實施例證明，通過插入具有低介電常數(MEHPPV的介電常數為2.6,而Ta205_s為24-27)的半導體層，開關裝置的電容可以被顯著降低。事實上，在本實施例中，開關的電容主要取決于兩個電極之間的低k介電層。開關裝置的低電容允許顯示器更快驅動，前顯示器元件電壓保持更長(這意味著可以添加更多的顯示器排)；即，提高顯示器性能。這些效應對于包括EH)和IXD在內的所有顯示器是普遍的。盡管為清楚起見而忽略了各種細節，但是可以實施各種設計替代方案。因此，本實施例被認為是示例性而非限制性的，本發明不限于本文給出的細節，而可以在所附權利要求范圍內調整。實施例17具有表面修飾的1-層的MIM開關裝置形成了許多具有表面修飾的1-層的裝置結構。將描述Ta/Ta205_s/烷基硅烷/Au；Ta/Ta205_s/烷基硅烷/Ag;和Ta/Ta205_s/烷基硅烷/PEDOT的制造。厚度為150nm的鉭膜室溫下濺射沉積在基底上。該膜使用標準光刻方法被圖案化以限定個體裝置。圖案形成之后，鉭膜的頂部通過如前所述的陽極化方法被轉化為Ta205_s。Ta205_s層具有約30nm的厚度。然后使氧化鉭表面接受清潔以去除剩余的有機材料。在一些情況下，清潔通過UV照射和臭氧暴露而進行。在其他情況下，清潔通過等離子體氧處理來完成。清潔完成后，表面通過沉積有機硅化合物薄層(約單分子厚度)來修飾，所述有機硅化合物能夠與氧化物層表面上的殘留水和/或-OH殘基反應。在特定實施例中，使用了十三氟-1，1，2，2-四氫辛基)三氯硅烷CF3(CF2)5CH2CH2SiCl3,其可獲自Morrisville，PA的GelestInc，目錄號SIT8174.0。有機硅化合物在一些實施例中通過蒸氣涂底而沉積，蒸氣涂底包括使基底暴露于有機硅涂底劑蒸氣并使該蒸氣與基底表面反應，從而修飾該基底表面。在其他情況下，有機硅化合物通過浸潰或自旋涂布而沉積。在一些情況下，當使用涂布方法時，溶劑通過處理后加熱基底至110°C、10-30分鐘而從基底表面完全去除。在接下來的操作中，陽極材料通過液相方法沉積在氧化物層的修飾表面。在一個實施例中，銀納米粒子使用噴墨印刷沉積為圖案，形成Ta/Ta205_s/烷基硅烷/Ag裝置。使用FujiDimatix2800噴墨印刷機印刷銀陽極。裝置尺寸通過陽極和陰極電極的重疊來控制。獲得了IOym和更大的陰極Ta線寬。使用噴墨印刷獲得了25μπι的陽極點尺寸。獲得了尺寸約2.5.IO-6Cm2和更大的裝置。類似地，在不同實施例中，含有金納米粒子的油墨被印刷在氧化鉭修飾表面上以形成Ta/Ta205_s/烷基硅烷/Au裝置。使用噴墨印刷，獲得具有如針對銀陽極所述的類似尺寸的裝置。納米粒子沉積后，裝置接受熱后處理。在具有銀陽極的裝置情況下，裝置被加熱至160°C的溫度、30分鐘。對于具有金陽極的裝置，使用暴露于250°C的溫度30分鐘。在另一實施例中，Ta/Ta205_s/烷基硅烷/PEDOT裝置通過將含有PEDOT的油墨(可獲自H.C.Starck)印刷在有機硅烷修飾的金屬氧化物表面來制造。噴墨印刷用于沉積PEDOT。對于本實施例描述的全部三種陽極，電流-電壓特征與裝置尺寸很好地成比例。圖17描繪了Ta/Ta205_s/烷基硅烷/PEDOT(曲線a)、Ta/Ta205_s/烷基硅烷/Au(曲線b)和Ta/Ta205_s/烷基硅烷/Ag(曲線c)裝置的電流-電壓特征。試驗裝置的尺寸為約4.10-6cm2。數據表明，對于所有三種裝置(即，具有傳導性聚合物陽極和金屬納米粒子油墨的裝置)，具有單分子有機硅烷層的二極管中觀察到單極開關行為。對于所有三種裝置，觀察到測量為電流比I(5V)/I(-15)V的大于約IO3的開關比率。對于具有Au和Ag陽極的二極管，觀察到約3.IO3的開關比率，對于具有PEDOT陽極的二極管，觀察到約IO5的開關比率。在含有Ag和Au的二極管中正向電流打開的閾電壓為約1.6V，并且不同于具有PEDOT陽極的二極管中正向電流打開的閾電壓。權利要求1.一種二端開關裝置，其包括:在基底上形成的第一電極，其中所述第一電極包含第一傳導性材料層；無機絕緣或寬帶半導體材料層；和包含第二傳導性材料層的第二電極，其中至少一部分所述無機層位于所述第一電極和所述第二電極之間；并且所述第一電極和所述第二電極中的至少一個通過液相加工方法形成在部分制成的開關裝置上。2.權利要求1的二端開關裝置，其進一步包括位于第一電極和第二電極之間的有機半導體材料層。3.權利要求1或2的二端開關裝置，其中所述第一傳導性材料層是金屬層。4.權利要求1或2的二端開關裝置，其中所述第一傳導性材料層包括傳導性金屬氧化物層。5.權利要求1或2的二端開關裝置，其中所述無機絕緣或寬帶半導體材料包含選自金屬氧化物、金屬硫化物和無機陶瓷納米復合物的材料。6.權利要求3的二端開關裝置，其中所述無機絕緣或寬帶半導體材料包含由所述第一電極金屬層的金屬生成的金屬氧化物或金屬硫化物。7.權利要求1或2的二端開關裝置，其中所述第二傳導性材料包含選自富勒烯、碳納米管、石墨納米粒子及其衍生物的傳導性材料。8.權利要求1或2的二端開關裝置，其中所述第二傳導性材料包含選自金屬、傳導性金屬氧化物、傳導性碳形式、傳導性復合材料和傳導性金屬復合物的材料。9.權利要求8的二端開關裝置，其中所述第二傳導性材料包含摻雜劑，該摻雜劑選自提供具有+1、+2和+3電荷的陽離子的鹽。10.權利要求1或2的二端開關裝置，其中所述第二傳導性材料選自Ag、Au、N1、Co以及氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)和氧化鋁鋅(AZO)。11.權利要求1或2的二端開關裝置，其中所述第二傳導性材料選自以下材料:液相方法沉積的Ag、Au、N1、以及傳導性碳形式。12.權利要求2的二端開關裝置，其中所述有機半導體材料層包含選自下述的材料:聚(2-甲氧基，5-(2’-乙基己基氧基)_1，4-亞苯基亞乙烯基)(MEH-PPV)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)、2_(4-聯苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(PBD)、4，4，-雙[N-(1-萘基)-7V-苯基氨基]聯苯(NPB)和4，4’-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯苯(TPB)。13.一種形成二端開關裝置的方法，該方法包括:在基底上形成所述二端開關裝置的第一電極，其中所述第一電極包含第一傳導性材料層；在至少一部分所述第一電極上形成無機絕緣體或寬帶半導體層；并且通過形成第二傳導性材料層而形成第二電極，其中形成所述第一電極和所述第二電極的至少一個包括沉積液相材料。14.權利要求13的方法，該方法進一步包括在無機絕緣體或寬帶半導體層上形成有機半導體層。15.權利要求14的方法，其中所述有機半導體材料層包含選自下述的材料聚(2-甲氧基，5-(2’-乙基己基氧基)-1,4-亞苯基亞乙烯基)(MEH-PPV)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)、2-(4-聯苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4_噁二唑(PBD)、4，4’-雙[N-(1-萘基)-7V-苯基氨基]聯苯(NPB)和4，4’-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯苯(TPB)。16.權利要求13或14的方法，其中形成無機絕緣體或寬帶半導體層包括化學修飾至少一部分底部電極。17.權利要求13或14的方法，其中形成無機絕緣體或寬帶半導體層包括陽極化、熱氧化、等離子體氧化或將至少一部分底部金屬電極層轉化為金屬硫化物。18.權利要求13或14的方法，其中沉積第二傳導性材料包括下述至少一種:從含有所述第二傳導性材料或其前體的液體蒸發溶劑；冷卻所述液體；加熱所述液體；照射所述液體；化學處理所述液體中的前體，或電化學處理所述液體中的前體。19.權利要求13或14的方法，其中第二傳導性材料通過液相方法沉積，并且包括選自以下的傳導性材料:富勒烯、碳納米管、石墨納米粒子及其衍生物、金屬納米粒子、Ag、Au、N1、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)和氧化鋁鋅(AZO)。20.權利要求13或14的方法，其中所述第二傳導性材料包含選自金屬、傳導性金屬氧化物、傳導性碳形式、傳導性復合材料和傳導性金屬復合物的材料。全文摘要本發明提供了用于主動矩陣背板應用的、具有至少一個通過液相加工方法形成的電極的MIM型二端開關裝置；更具體說，具有對稱電流-電壓特征的MIM裝置應用于LCD主動矩陣背板應用，而具有不對稱電流-電壓特征的MIM裝置應用于電泳顯示器(EPD)和旋轉元素顯示器的主動矩陣背板。特別是，底部金屬、金屬氧化物絕緣體和可溶液處理的頂部傳導性層的組合實現了柔性顯示器的高通量、滾卷方法。文檔編號H01L29/861GK103199117SQ20131005325公開日2013年7月10日申請日期2007年11月6日優先權日2006年11月7日發明者鞏雄,楊開霞,俞鋼,B.J.L.尼爾松,謝泉隆,李興中,黃鴻發申請人:希百特股份有限公司