镧系元素化合物、含镧系元素薄膜及使用该镧系元素化合物形成含镧系元素薄膜制造技术

为了提供一种用于形成含镧系元素薄膜的镧系元素化合物以及一种成膜方法，该镧系元素化合物具有高稳定性以及比使用温度更低的熔点，并且因此可以以液态使用。问题的解决方案：根据本发明专利技术的镧系元素化合物是通过以下通式(1)或以下通式(2)表示的化合物。Ln(R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】镧系元素化合物、含镧系元素薄膜及使用该镧系元素化合物形成含镧系元素薄膜
本专利技术涉及一种镧系元素化合物、一种含镧系元素薄膜、以及使用该镧系元素化合物形成含镧系元素薄膜。
技术介绍
镧系元素基于与普通元素不同的电子构型展现出独特的物理特性，并且具有在电子以及发光和光学器件中的各种应用。这些元素可以取决于器件尺寸以粉末或薄膜形式使用。例如，含铕薄膜已经是已知的，在其中将铕添加到栅极绝缘膜或光学材料中(例如，专利文献1)。专利文献1已经披露了当通过化学气相沉积(下文中缩写为CVD)或原子层沉积(下文中缩写为ALD)形成这种含铕薄膜时作为前体使用的三价的基于环戊二烯基的镧系元素化合物或二价的基于环戊二烯基的镧系元素化合物。已经将三(环戊二烯基)铕(下文中缩写为EuCp3)作为三价的基于环戊二烯基的镧系元素化合物的实例进行披露。已经将Eu(Me5Cp)2作为二价的基于环戊二烯基的镧系元素化合物的实例进行披露。专利文献2已经披露了Eu(Me4RCp)2(R是乙基、正丙基、正丁基、或正戊基)(二价的基于环戊二烯基的镧系元素化合物)，其中包含Eu(Me5Cp)2中环戊二烯基的侧链之一的甲基被长链烷基取代。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利公开号7759746专利文献2：美国专利公开号8747965
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，当被供应时，专利文献1所披露的具有环戊二烯基的三价镧系元素化合物多数是难以处理的固体。具有环戊二烯基的三价镧系元素化合物还具有低的热稳定性。在该镧系元素化合物中的环戊二烯基不被取代或具有一个取代基的情况下，该化合物倾向于形成聚合物。当形成聚合物时，蒸气压通常下降，这使得难以确保形成含镧系元素薄膜所需的蒸气量。然而，在该化合物具有四个或五个侧链的情况下，蒸气压倾向于下降并且熔点倾向于升高。由于与阀门和其他零件的耐热性相关的问题，CVD或ALD中使用的成分容器和管道的加热温度通常设定为不高于特定温度(例如，180℃)。在蒸气压下降的情况下，不能在特定温度下将充足的镧系元素化合物蒸气供应到基底上，并且成膜速度降低，这导致通过量降低的问题。在熔点高并且镧系元素化合物在供应温度下是固体的情况下，难以稳定地供应镧系元素化合物。尽管它具有低熔点，但因为环戊二烯基上的五个取代基之一是长链烷基所以专利文献2所披露的二价的基于环戊二烯基的镧系元素化合物具有低蒸气压的问题。因此，尽管镧系元素化合物可以以液态供应，但难以以获得充分的成膜速度所需的量供应蒸气。因此，这些镧系元素化合物不适合于形成含镧系元素薄膜。鉴于以上所述，寻求一种用于形成含镧系元素薄膜的镧系元素化合物，该镧系元素化合物具有充足的蒸气压并且由于具有比供应时温度更低的熔点可以以液态供应。解决问题的手段贯穿下文的说明书和权利要求书，将使用记法、命名法、和若干缩写、符号、以及术语。当在本说明书中使用时，术语“烷基”指示仅含有碳和氢原子的饱和的或不饱和的官能团。术语“烷基”指示直链、支链或环状烷基。直链烷基的实例是甲基、乙基、丙基、和丁基，但不限于这些。支链烷基的实例是叔丁基，但不限于此。环状烷基的实例是环丙基、环戊基、和环己基，但不限于这些。交联的烷基的实例是配置有单一金属原子的乙烯基，但不限于此。当在本说明书中使用时，缩写“Me”指示甲基，缩写“Et”指示乙基，缩写“Pr”指示任意丙基(即，正丙基或异丙基)，缩写“iPr”指示异丙基，缩写“Bu”指示任意丁基(正丁基异丁基、叔丁基、或仲丁基)，缩写“tBu”指示叔丁基，缩写“sBu”指示仲丁基，缩写“iBu”指示异丁基，缩写“Ln”指示镧系元素，缩写“THF”指示四氢呋喃，缩写“TMEDA”指示四甲基乙二胺，并且缩写“DME”指示二甲氧基乙烷。本说明书使用元素周期表中元素的常用缩写。在一些情况下，通过这些缩写确定元素(例如，Nd指示铌，Eu指示铕，Sm指示钐，Dy指示镝，Tm指示铥，并且Yb指示镱)。开发本专利技术以解决更早描述的问题中的至少一些，并且可以通过以下模式或应用实例的方式来实现。应用实例1根据本专利技术的镧系元素化合物是通过以下通式(1)表示的化合物。Ln(R1xCp)2(A)y……(1)(在通式(1)中：Ln是Nd、Eu、Dy、Tm、或Yb；R1独立地是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、或叔戊基；Cp是环戊二烯基；A是含有氧、硫、磷、或氮的直链或环状的烃；x是2至3的整数；并且y是0至2。)应用实例2根据本专利技术的镧系元素化合物还是通过以下通式(2)表示的化合物。Sm(R2xCp)2(A)y……(2)(在通式(2)中：R2独立地是正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、或叔戊基；Cp是环戊二烯基；A是含有氧、硫、磷、或氮的直链或环状的烃；x是2至3的整数；并且y是0至2。)应用实例1或2的镧系元素化合物的化合价为二，并且在环戊二烯基上具有两个或三个取代基。该镧系元素化合物可以具有含有氧、硫、磷、或氮的直链或环状的烃作为加合物。该镧系元素化合物是二价镧系元素化合物，并且因此具有比三价镧系元素化合物更低的熔点。该化合物还倾向于具有比三价镧系元素化合物更高的蒸气压。该镧系元素化合物的熔点是优选180℃或更低、更优选120℃或更低、并且甚至更优选80℃或更低。该镧系元素化合物的蒸气压优选是在170℃下0.5托或更高。该镧系元素化合物优选是不形成聚合物的镧系元素化合物。与在环戊二烯基上不具有取代基或具有一个取代基的镧系元素化合物相比，该镧系元素化物抵抗形成聚合物。因此，在合成、运输、和供应镧系元素化合物的过程期间存在很小的形成聚合物的风险，并且因为蒸气压没有由于形成聚合物而降低，所以可以供应获得充分的成膜速度所需的蒸气量。与化合价为二并且在环戊二烯基上具有四个或五个取代基的镧系元素化合物相比，该镧系元素化合物具有低分子量和高蒸气压。为了获得希望的蒸气压，环戊二烯基上的取代基优选是具有五个或更少个碳的烷基。这是因为，如果环戊二烯基上的取代基具有超过五个碳，则蒸气压倾向于下降。应用实例3应用实例1或2的镧系元素化合物可以是Sm(iPr3Cp)2、Eu(iPr3Cp)2、Tm(iPr3Cp)2、或Yb(iPr3Cp)2。根据这些应用实例，该镧系元素化合物具有尤其高的热稳定性和充足的蒸气压。该镧系元素化合物在通常供应该镧系元素化合物所处的温度(例如，80℃)下还是液态。因此，根据这些应用实例的镧系元素化合物作为用于形成含镧系元素薄膜的材料是尤其有利的。应用实例4应用实例1或2的镧系元素化合物可以是用于形成用来生产半导体器件的含镧系元素薄膜的材料。在Ln是Nd、Eu、Sm、Dy、Tm、或Yb并且该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过以下通式(1)表示的镧系元素化合物。/nLn(R

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180126 JP 2018-0110701.一种通过以下通式(1)表示的镧系元素化合物。
Ln(R1xCp)2(A)y……(1)
(在通式(1)中：
Ln是Nd、Eu、Dy、Tm、或Yb；
R1独立地是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、或叔戊基；
Cp是环戊二烯基；
A是含有氧、硫、磷、或氮的直链或环状的烃；
x是2至3的整数；并且
y是0至2。)


2.一种通过以下通式(2)表示的镧系元素化合物。
Sm(R2xCp)2(A)y……(2)
(在通式(2)中：
R2独立地是正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、或叔戊基；
Cp是环戊二烯基；
A是含有氧、硫、磷、或氮的直链或环状的烃；
x是2至3的整数；并且
y是0至2。)


3.如权利要求1或2所述的镧系元素化合物，其中，通过通式(1)或通式(2)表示的该镧系元素化合物是Sm(iPr3Cp)2、Eu(iPr3Cp)2、Tm(iPr3Cp)2、或Yb(iPr3Cp)2。


4.如权利要求1至3中任一项所述的镧系元素化合物，其中，该镧系元素化合物是用于形成用来生产半导体器件的含镧系元素薄膜的材料。


5.如权利要求1至4中任一项所述的镧系元素化合物，其中，该镧系元素化合物是用于通过化学气相沉积或原子层沉积形成含镧系元素薄膜的材料。


6.一种含镧系元素薄膜，其经由化学相沉积或原子层沉积通过沉积如权利要求1至5中任一项所述的镧系元素化合物形成。


7.一种含有如权利要求6所述的含镧系元素薄膜的发光材料。


8.一种用于形成含镧系元素薄膜的方法，该方法包括：
基底引入步骤，用于将基底引入腔室内；
镧系元素化合物引入步骤，用于将通过以下通式(1)或以下通式(2)表示的镧系元素化合物引入在其中布置该基底的腔室内；以及
成膜步骤，用于在该基底上形成该镧系元素化合物中的至少一些，以形成该含镧系元素薄膜。
Ln(R1xCp)2(A)y……(1)
(在通式(1)中：
Ln是Nd、Eu、Dy、Tm、或Yb；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·杜萨拉特，大野刚嗣，关友弘，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR