第6A族/第3A族油墨及其制备方法和应用。一种硒/第3a族油墨，包含：(a)硒/第3a族络合物，该络合物包含作为初始组分的下述组分的组合：含有硒的硒组分；分子式选自RZ-Z′R′和R2-SH的有机硫族化物组分，其中Z和Z′分别独立地选自硫、硒和碲；R选自H、C1-20的烷基、C6-20的芳基、C1-20的羟烷基、芳醚基和烷基醚基；R′和R2选自C1-20的烷基、C6-20的芳基、C1-20的羟烷基、芳醚基和烷基醚基；和，第3a族络合物，其包含至少一种选自铝、铟、镓和铊与多齿配位体络合的第3a族材料；以及(b)液体载体；其中上述硒/第3a族络合物稳定分散在该液体载体中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种硒/第3a族油墨，其包含作为初始组分的包含硒的硒组分；分子式选自RZ-Z' R'和R2-SH的有机硫族化物组分；以及稳定分散在液体载体中的第3a族络合物。本专利技术进一步涉及制备上述硒/第3a族油墨的方法和应用上述硒/第3a族油墨的方法。
为了用于许多潜在应用，例如包括开关装置、光伏、非线性光学、离子电池和高密相变数据存储装置，在过去二十年来，已经广泛研究了第III族/第VI族半导体(例如， InxSey)薄膜的制造。在这些潜在应用中，在制备CIGS吸收层和制备Y-In2^3视窗层(即用于光伏电池的CdS缓冲层替代品)中，采用第III族/第VI族半导体是非常有前景的。第III族/第VI族半导体的这些有前景的应用的一个难题是开发成本效益好的制造技术。沉积第III族/第VI族半导体的传统方法一般涉及采用基于真空的工艺，例如包括真空蒸发、溅射和化学气相沉积(例如，金属-有机化学气相沉积)。这些沉积技术趋向于显示出低生产能力和高成本。为了促进结合应用了第III族/第VI族半导体材料的系统的大规模、高生产能力、低成本的制备，期望的是提供基于液体的沉积技术。Schulz等的美国专利第6，126，740号公开了用于液体沉积半导体前体膜的方法。 khulz等公开了包含金属硫族化物纳米粒子和挥发性包覆剂(capping agent)的胶体悬浮液，其中通过金属盐与硫族化物盐在有机溶剂中反应以使金属硫族化物沉淀，回收该金属硫族化物沉淀，以及在非水性有机溶剂中混合该金属硫族化物沉淀与挥发性包覆剂来制备该胶体悬浮液。Schulz等还公开了可将该胶体悬浮液喷涂沉积到基底上制备半导体前体膜。khulz等公开了用于其胶体悬浮液和应用方法的特别优选的金属是铜、铟、镓和镉。Mitzi等在《使用高活动性、旋涂硫族化物半导体的低压晶体管(Low-Voltage Transistor Employing a High—Mobility Spin-Coated Chalcogenide Semiconductor))), 《先进材料(ADVANCED MATERIALS)》，第17卷1285-89页Q005)中公开了沉积硒化铟的方法。Mitzi等公开了采用胼离子(hydrazinium)前体材料来沉积硒化铟以形成薄膜晶体管的硒化铟沟道(channel)。Mitzi等公开的胼离子(hydrazinium)前体材料从制备步骤中除去胼 (hydrazine)以得到半导体膜。然而，Mitzi等没有排除对胼(hydrazine)的需要。相反， Mitzi等在制备胼(hydrazinium)前体材料的过程中还利用了胼(hydrazine)。而且，正如Eckart WJchmidt在他的书《胼和其衍生物制备、性能和应用》，JOHN WILEY&S0NS出版社，第392-401页(1984)中所述，胼离子前体造成重大的爆炸危险。大量金属离子的存在加大了胼离子(hydrazinium)爆炸或起爆的危险。这可能会有问题，因为残余的胼离子 (hydrazinium)盐可能在生产过程中积聚在工艺设备中，造成不可接受的安全风险。然而，仍然存在对用于结合了硒/第3a族半导体的系统(例如开关装置、光伏、非线性光学、离子电池和高密相变数据存储装置)的制备的硒/第3a族油墨的需要。特别地， 硒/第3a族油墨促进了 MJeh材料的沉积，其中M是第3a族材料并且在沉积的MJeh材料中M与％的摩尔比是可调节的，该硒/第3a族油墨组成优选地不含胼(hydrazine)和胼离子(hydrazinium)。
技术实现思路
本专利技术提供一种硒/第3a族油墨，其包含硒/第3a族络合物，该硒/第3a族络合物包含作为初始组分的下述组分的组合(a)含有硒的硒组分；分子式选自RZ-Z' R'和 R2-SH的有机硫族化物组分，其中Z和Z'分别独立地选自硫、硒和碲；R选自H、C^的烷基、 c6_20的芳基、C1J的羟烷基、芳醚基和烷基醚基；R'和R2选自C1J的烷基、C6_M的芳基、C1J 的羟烷基、芳醚基和烷基醚基；以及，第3a族络合物，其包含与多齿配位体络合的至少一种选自铝、铟、镓和铊的第3a族材料；以及(b)液体载体；其中上述硒/第3a族络合物稳定分散在该液体载体中。本专利技术还提供了制备本专利技术所述的硒/第3a族油墨的方法，包括提供包含硒的硒组分；提供分子式选自RZ-Z' R'和R2-SH的有机硫族化物组分，其中Z和Z'分别独立地选自硫、硒和碲；R选自H、C1^20的烷基、C6_2(1的芳基、CV2tl的羟烷基、芳醚基和烷基醚基；R'和R2选自CV2tl的烷基、C6_20的芳基、C1^20的羟烷基、芳醚基和烷基醚基；提供液体载体；混合(combine)上述硒组分、有机硫族化物组分和液体载体；搅拌下加热上述混合物 (combination)以得到混合的(combined)硒/有机硫族化物组分；提供第3a族络合物，其包含与多齿配位体络合的至少一种选自铝、铟、镓和铊的第3a族材料；以及，混合上述混合的硒/有机硫族化物组分和第3a族络合物以形成硒/第3a族油墨；其中该硒/第3a族油墨是稳定的分散体。本专利技术还提供了在基底上沉积Ma^h材料的方法，包括提供基底；形成硒/第3a 族油墨，其包括提供包含硒的硒组分；提供分子式选自RZ-Z' R'和R2-SH的有机硫族化物组分，其中Z和Z'分别独立地选自硫、硒和碲；R选自H、C1^20的烷基、C6_2(1的芳基、C1, 的羟烷基、芳醚基和烷基醚基；R'和R2选自C1,的烷基、C6_2(l的芳基、C1J的羟烷基、芳醚基和烷基醚基；提供液体载体；混合上述硒组分、有机硫族化物组分和液体载体；搅拌下加热上述混合物以得到混合的硒/有机硫族化物组分；提供第3a族络合物，其包含与多齿配位体络合的至少一种选自铝、铟、镓和铊的第3a族材料；以及，混合上述混合的硒/有机硫族化物组分和第3a族络合物以形成硒/第3a族油墨；其中该硒/第3a族油墨是稳定的分散体；把上述硒/第3a族油墨沉积到上述基底上；加热上述沉积的硒/第3a族油墨以除去液体载体剩下Ma^5h材料；其中在基底上沉积的Ma^5h材料中11与％的摩尔比为6 1到 1 6;以及，任选地，使沉积的M>h材料退火。具体实施例方式本专利技术的第3a族络合物不是盐。不希望受限于理论，本专利技术的硒/第3a族油墨可以包括(i)，一起稳定分散在液体载体中的硒络合物和第3a族络合物；(ii)，同时结合了硒和第3a族材料的络合物；或者(iii)，(i)和(ii)的组合。等在美国专利第 6. 126. 740号中教导的非水性胶体悬浮液不同；存在于本专利技术的硒/第3a族油墨中的任何硒/第3a族络合物都没有从溶液中沉淀、分离然后再分散的。相反，本专利技术的硒/第3a族油墨中的任何硒/第3a族络合物都在制备过程中在液体载体中是稳定的且在其应用期间保持稳定。这里和所附的权利要求中所用的关于硒/第3a族油墨的术语“稳定”的意思是 在22°C的氮气氛围下在液体载体中混合硒组分、有机硫族化物组分和第3a族络合物以形成硒/第3a族油墨的过程中不产生沉淀。这里和所附的权利要求中所用的关于硒/第3a族油墨的术语“储存稳定”的意思是在液体载体本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种硒／第３ａ族油墨，所述油墨包含：（ａ）硒／第３ａ族络合物，所述硒／第３ａ族络合物包含作为初始组分的下述组分的组合：含有硒的硒组分；分子式选自ＲＺ－Ｚ′Ｒ′和Ｒ２－ＳＨ的有机硫族化物组分，其中Ｚ和Ｚ′分别独立地选自硫、硒和碲；Ｒ选自Ｈ、Ｃ１－２０的烷基、Ｃ６－２０的芳基、Ｃ１－２０的羟烷基、芳醚基和烷基醚基；Ｒ′和Ｒ２选自Ｃ１－２０的烷基、Ｃ６－２０的芳基、Ｃ１－２０的羟烷基、芳醚基和烷基醚基；和，第３ａ族络合物，所述第３ａ族络合物包含与多齿配位体络合的至少一种选自铝、铟、镓和铊的第３ａ族材料；以及（ｂ）液体载体；其中所述硒／第３ａ族络合物稳定分散在所述液体载体中。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·卡尔奇亚，D·莫斯利，C·斯曼达，D·L·索尔森，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。