[發明專利]硒/第3A族油墨及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201110205177.1
• 申請日: 2011-05-18
• 公開（公告）號: CN102344713A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: K·卡爾奇亞;D·莫斯利;D·L·索爾森
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號: C09D11/00
• 分類號: C09D11/00;C09D11/02;C23C26/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒

技術領域

本發明涉及一中硒/第3a族油墨，其包含作為初始組分的：包含硒的硒組分；分子式為R-COOH的羧酸組分，其中R選自C_1-10的烷基、C_1-10的鹵代烷基和C_1-10的巰基烷基；穩定分散在液體載體中的第3a族絡合物。本發明進一步涉及制備上述硒/第3a族油墨的方法和應用上述硒/第3a族油墨的方法。

背景技術

為了用于許多潛在應用，例如包括開關裝置、光伏、非線性光學、離子電池和高密相變數據存儲裝置，在過去二十年來，已經廣泛研究了第III族/第VI族半導體(例如，In_xSe_y)薄膜的制造。在這些潛在應用中，在制備CIGS吸收層和制備γ-In₂Se₃視窗層(即用于光伏電池的CdS緩沖層替代品)中，采用第III族/第VI族半導體是非常有前景的。

第III族/第VI族半導體的這些有前景的應用的一個難題是開發成本效益好的制造技術。沉積第III族/第VI族半導體的傳統方法一般涉及采用基于真空的工藝，例如包括真空蒸發、濺射和化學氣相沉積(例如，金屬-有機化學氣相沉積)。這些沉積技術趨向于顯示出低生產能力和高成本。為了促進結合應用了第III族/第VI族半導體材料的系統的大規模、高生產能力、低成本的制備，期望的是提供基于液體的沉積技術。

Schulz等的美國專利第6,126,740號公開了用于液體沉積半導體前體膜的方法。Schulz等公開了包含金屬硫族化物納米粒子和揮發性包覆劑(capping?agent)的膠體懸浮液，其中通過金屬鹽與硫族化物鹽在有機溶劑中反應以使金屬硫族化物沉淀，回收該金屬硫族化物沉淀，以及在非水性有機溶劑中混合該金屬硫族化物沉淀與揮發性包覆劑來制備該膠體懸浮液。Schulz等還公開了可將該膠體懸浮液噴涂沉積到基底上制備半導體前體膜。Schulz等公開了用于其膠體懸浮液和應用方法的特別優選的金屬是銅、銦、鎵和鎘。

Mitzi等在《使用高活動性、旋涂硫族化物半導體的低壓晶體管(Low-Voltage?Transistor?Employing?a?High-Mobility?Spin-Coated?Chalcogenide?Semiconductor)》，《先進材料(ADVANCED?MATERIALS)》，第17卷1285-89頁(2005)中公開了沉積硒化銦的方法。Mitzi等公開了采用肼離子(hydrazinium)前體材料來沉積硒化銦以形成薄膜晶體管的硒化銦溝道(channel)。

Mitzi等公開的肼離子(hydrazinium)前體材料從制備步驟中除去肼(hydrazine)以得到半導體膜。然而，Mitzi等沒有排除對肼(hydrazine)的需要。相反，Mitzi等在制備肼(hydrazinium)前體材料的過程中還利用了肼(hydrazine)。而且，正如Eckart?W.Schmidt在他的書《肼和其衍生物：制備、性能和應用》，JOHN?WILEY&SONS出版社，第392-401頁(1984)中所述，肼離子前體造成重大的爆炸危險。大量金屬離子的存在加大了肼離子(hydrazinium)爆炸或起爆的危險。這可能會有問題，因為殘余的肼離子(hydrazinium)鹽可能在生產過程中積聚在工藝設備中，造成不可接受的安全風險。

然而，仍然存在對用于結合了硒/第3a族半導體的系統(例如開關裝置、光伏、非線性光學、離子電池和高密相變數據存儲裝置)的制備的硒/第3a族油墨的需要。特別地，硒/第3a族油墨促進了M_aSe_h材料的沉積，其中M是第3a族材料并且在沉積的M_aSe_h材料中M與Se的摩爾比是可調節的，該硒/第3a族油墨組成優選地不含肼(hydrazine)和肼離子(hydrazinium)。

發明內容

本發明提供了一種硒/第3a族油墨，其包含(a)硒/第3a族絡合物，該絡合物包含作為初始組分的下述組分的組合：含有硒的硒組分；分子式為R-COOH的羧酸組分，其中R選自C_1-10的烷基、C_1-10的鹵代烷基和C_1-10的巰基烷基；第3a族絡合物，其包含與多齒配位體絡合的至少一種選自鋁、銦、鎵和鉈的第3a族材料；以及(b)液體載體；其中硒/第3a族絡合物穩定分散在該液體載體中。