基于硅/锗的纳米颗粒油墨、掺杂型颗粒、用于半导体应用的印刷和方法技术

高度均匀的硅／锗纳米颗粒可形成为具有理想的小的二次粒度的稳定分散体。可对所述硅／锗颗粒进行表面改性以形成所述分散体。可对所述硅／锗纳米颗粒进行掺杂以改变颗粒性质。所述分散体可作为用于合适应用的油墨印刷。所述分散体可用于形成例如用于形成光伏电池或者形成印刷电路的半导体材料的选择性掺杂沉积物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及硅/锗颗粒或氧化硅/氧化锗颗粒例如掺杂型颗粒的分散体/ 油墨。本专利技术还涉及适合于喷墨印刷的油墨。此外，本专利技术涉及掺杂型硅/ 锗颗粒或氧化硅/氧化锗颗粒用于沿着半导体基底形成掺杂结构和/或区域的 用途。
技术介绍
半导体器件的形成通常涉及掺杂区域的形成，其中，掺杂剂使所述掺杂 区域中的导电性质或其它期望的性质改变。通过所选择的掺杂方法，可在为 特定半导体器件提供功能性的材料中形成不同的区域。例如， 一些掺杂剂提 供可对导带进行填充(populate)的过量电子，且所得材料称作n-型半导体。其 它掺杂剂提供空穴并用于形成p-型半导体。另外的掺杂剂可提供其它功能。 通过合适的掺杂，可形成各种器件，例如晶体管、二极管等。随着由化石燃料和其它不可再生能源的使用所引起的日益增加的成本 和不期望的环境影响，越来越需要可替代形式的能量。可利用各种技术形成 光伏电池即太阳能电池。大多数商品化的光伏电池基于硅。可替代能源商业 化的提高依赖于通过每个能量单位的更低成本而提高的成本效率。因此，对 于光伏电池，目标是对于给定的光通量提高能量转换效率和/或降低制造电池 的成本。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术涉及包含液体和至少约0.1重量％硅/锗纳米颗粒的硅/锗纳米颗粒^Hi体。掺杂型硅/锗纳米颗粒可具有不大于约100nm的平 均初级粒度和不大于约三倍的平均初级粒度的体均二次粒度。在进一步的方面中，本专利技术涉及对硅/锗纳米颗粒进行表面改性的方法， 其中该方法包括将表面改性用组合物混入到硅/锗纳米颗粒在分散液中的分 散体中，其中硅/锗纳米颗粒的体均二次粒度不大于约5倍的平均初级粒度， 其中硅/锗纳米颗粒的平均初级粒度不大于约100 nm。在一些实施方式中， 表面改性用组合物与硅/锗颗粒表面化学结合以形成表面改性部分(moiety)化 学结合到纳米颗粒表面上的经表面改性的纳米颗粒。在另一个方面中，本专利技术涉及沉积珪/锗纳米颗粒的方法。该方法包括印 刷包含分散液和硅/锗颗粒的油墨，其中硅/锗纳米颗粒的平均粒度不大于约 75nm且体均二次粒度不大于约150 nm。所述油墨在室温下可具有不大于约 400mPa,s的粘度。在其它方面中，本专利技术涉及印刷基底(printed substrate),其包括具有选定 图案的基底表面，所述选定图案覆盖不超过约90%的表面区域，其中所述图 案包含硅/锗纳米颗粒，所述纳米颗粒的平均初级粒度不大于约100 nm。在 一些实施方式中，硅/锗纳米颗粒具有这样的初级粒度分布，其中至少约95 %的初级颗粒具有大于平均直径的约40 %并且小于平均直径的约160 %的直 径。另外，本专利技术涉及适合于喷墨印刷的掺杂剂油墨组合物，所述油墨包含 氧化硅/氧化锗纳米颗粒在分散液中的稳定分散体，其中氧化硅/氧化锗纳米 颗粒的浓度为约0.1重量％ ~约20重量％。氧化硅/氧化锗纳米颗粒可具有 不大于约100 nm的平均初级粒度，且该掺杂剂油墨通常具有约0.1 mPa.s~ 约100mPa.s的粘度。在进一步的方面中，本专利技术涉及包含液体和掺杂型氧化硅/氧化锗纳米颗 粒的分散体。在一些实施方式中，所述掺杂型氧化硅/氧化锗纳米颗粒的平均 初级粒度为约1 nm ~约100 nm且体均粒度不大于约500 nm。该^L体可具 有约0.1重量％ ~约20重量％的掺杂型氧化硅/氧化锗纳米颗粒的掺杂型氧 化硅/氧化锗纳米颗粒浓度。所述氧化硅/氧化锗纳米颗粒可包含相对于所述 氧化硅/氧化锗纳米颗粒的硅原子为约1.0 x 1(T7~约15原子百分比的掺杂剂 元素。在另一个方面中，本专利技术涉及形成M体的方法，其中该方法包括将一批掺杂型氧化硅/氧化锗纳米颗粒与液体共混，并且将所述液体和纳米颗粒选择成是彼此相容的。所述纳米颗粒具有约1 nm~约lOOnm的平均初级粒度 且在混合后具有不大于约500 nm的体均二次粒度。在一些实施方式中，所 述氧化硅/氧化锗纳米颗粒包含相对于所述氧化硅/氧化锗纳米颗粒的石圭/锗 原子为约1.0 x 10々-约15原子百分比的掺杂剂元素。在其它方面中，本专利技术涉及在基底表面上形成氧化硅/氧化锗颗粒沉积物 的方法，其中该方法包括喷墨印刷油墨图案。该油墨通常包含平均初级粒度 为约1 nm ~约100 nm且体均二次粒度不大于约500 nm的氧化硅/氧化锗颗 粒。而且，本专利技术涉及包含硅或锗的半导体基底的掺杂方法，其中该方法包 括加热与基底接触的沉积物以驱^f吏掺杂剂进入到所述基底中。该沉积物通常包括掺杂型氧化硅/氧化锗颗粒，其中所述掺杂型氧化硅/氧化锗颗粒包含相 对于所述氧化硅/氧化锗颗粒的硅/锗原子为约1.0 x 1(T7~约15原子百分比的掺杂剂元素。在形成涂层之前，基于由该颗粒形成的^Ht体，所述颗粒可具有约1 nm~约lOOnm的平均初级粒度和不大于约500 nm的平均二次粒度。 附图说明图1是印刷基底的顶部透视图。图2是通过动态光散射(DLS)测量的纳米级硅颗粒在曱醇中的0.5重量 %硅颗粒分散体的粒度分布图。图3是通过DLS测量的纳米级硅颗粒在丙二醇中的0.5重量％硅颗粒分 散体的粒度分布图。图4是通过DLS测量的经表面改性的纳米级硅颗粒在，丁内酯中的1.0 重量％硅颗粒分散体的粒度分布图。图5是通过DLS测量的经表面改性的纳米级硅颗粒在乳酸乙酯中的1.0 重量％硅颗粒分散体的粒度分布图。图6是通过DLS测量的经表面改性的和未经表面改性的纳米级^f圭颗粒 在乳酸乙酯中的1.0重量％硅颗粒^:体的粒度分布图。图7是通过DLS测量的经表面改性的纳米级珪颗粒在乳酸乙酯中的硅 颗粒分散体的粒度分布图，其中所述分散体以5重量％的浓度形成并且稀释 至1.0重量％用于DLS测量。图8是通过.DLS测量的经表面改性或未经表面改性的纳米级硅颗并立在 曱醇中的0.5重量％硅颗粒^:体的粒度分布图。图9是通过DLS测量的未经表面改性的纳米级硅颗粒在，丁内酯中的 1.0重量％硅颗粒分散体的粒度分布图。图10是在y-丁内酯中进行表面改性之后得到的经表面改性的纳米级硅 颗粒在乳酸乙酯中的1.0重量。/。硅颗粒分散体通过DLS测量的粒度分布图。图11是用气溶胶四乙氧基硅烷前体使用激光热解合成的氧化硅颗粒的 X射线显微照片，其中该显微照片是在第一放大倍率下拍摄的。图12是图11的样品在更高放大倍率下拍摄的X-射线显微照片。图13是使用动态光散射测量的氧化硅纳米颗粒在曱乙酮液体中的* 体的粒度分布图。图14是使用动态光散射测量的氧化硅纳米颗粒在异丙醇液体中的分散 体的粒度分布图。具体实施例方式用于输送(delivery)硅和/或锗纳米颗粒或相应地用于输送氧化硅和/或氧 化锗的通用方法可以基于形成纳米颗粒的高品质分散体的能力和制造具有 合意性质的硅/氧化硅纳米颗粒的能力。在一些实施方式中，硅/氧化硅颗粒 具有选定的掺杂剂以为颗粒提供所需性质。如本文所述，硅/氧化硅颗粒的分 散体通常具有这样的高度均匀的硅/氧化硅颗粒其可良好地分散使得所得分 散体具有高度均勻的小的二次粒度。描述了可有效形成具有高的颗粒均匀性 和选定掺杂剂浓度的硅/氧化硅纳米颗粒的基于流动的方法。由于可形成具有 合适性质的分散体，该分散体可用于配制适合于保证油墨的高效和精确沉积 本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅／锗纳米颗粒的分散体，包含液体和至少约０．１重量％的硅／锗纳米颗粒，其中所述硅／锗纳米颗粒的平均初级粒度不大于约１００ｎｍ，且体均二次粒度不大于约三倍的平均初级粒度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利希斯尔梅尔，弗拉迪米尔K迪奥梅夫，希夫库马奇鲁沃卢，惠K杜，
申请(专利权)人：内诺格雷姆公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]