一种硒/1b族/3a族油墨，包含作为初始组分的：(a)硒/1b族/3a族体系，含有以下作为初始组分的组合：硒；有机硫属化物组分：含有至少一种选自RZ-Z′R′和R2-SH的有机硫属化物，其中Z和Z′独立地选自硫、硒和碲；R选自H、C1-20烷基、C6-20芳基、C1-20羟烷基、C1-20巯基烷基和醚基；R′和R2选自C1-20烷基、C6-20芳基、C1-20羟烷基、C1-20巯基烷基和醚基；含1b族物质包含CuCl2和Cu2O中的至少一种作为初始组分；任选的，二齿硫醇组分；含3a族物质，包含：选自铝、铟、镓及其组合中的3a族材料作为初始组分；和(b)液体载体组分；其中硒/1b族/3a族体系稳定地分散于液体载体组分中。而且还提供了制备硒/1b族/3a族油墨的方法，以及使用硒/1b族/3a族油墨以将硒/1b族/3a族材料沉积在基材上，用于制备多种含硫属化物的半导体材料，例如薄膜晶体管(TFT)，发光二极管(LED)，光感应元件(例如电子照相术(例如激光打印机和复印机)，整流器，照相曝光仪和光伏电池)，含硫属化物的相变储存材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种硒/Ib族/3a族油墨，它包含(a)硒/lb族/3a族体系，该体系含有以下作为初始组分的组合硒；有机硫属化物组分含有至少一种选自RZ-Z' R'和 R2-SH的有机硫属化物，其中Z和Z'独立地选自硫、硒和碲；R选自H。，烷基、C6_2(1芳基、 C1^20羟烷基、CV2tl巯基烷基和醚基；R'和R2选自C1J烷基、C6_2Q芳基、C1J羟烷基、C1,巯基烷基和醚基；含Ib族的物质包含作为初始组分的CuCl2和Cu2O中的至少一种；任选的，二齿硫醇组分；含3a族的物质，包含作为初始组分的选自铝、铟、镓及其组合中的3a族材料； 和(b)液体载体组分；其中硒/Ib族/3a族体系稳定地分散于液体载体组分中。本专利技术还涉及制备硒/lb/3a族油墨以及使用该硒/Ib族/3a族油墨在基材上沉积硒/Ib族/3a族材料的方法。
技术介绍
过去的二十年来已经广泛的研究了硒/Ib族/3a族材料薄膜的制备，应用于多种可能的制品，包括例如，开关装置，光电池，非线性光学器件，离子电池和高密度相变数据存储元件。硒/Ib族/3a族材料一个非常有前途的应用是在将阳光转化成电的光电池的制备中。特别是，制备基于lb-3a-6a族混合金属硫属化物材料的光电池是相当重要的，包括例如铜-铟-二硒化物(OJr^e2)，铜-镓-二硒化物(Cufe^e2)和铜-铟-镓-二硒化物 (CuIn1^xGaxSe2)，因为其太阳能向电能转化的效率高。lb-3a-6a族混合金属硫属化物半导体有时指的是类属于CIGS材料。传统的CIGS太阳能电池包括背电极，例如钼层，CIGS吸收层，CdS接合配件层，任选的透明缓冲层，例如氧化锌，和透明的导电氧化物层电极(例如铝掺杂&ι0χ，铟锡氧化物，SnO2)；其中钼层沉积于基材上，CIGS吸收层置于钼层和CdS接合配件之间，CdS接合配件置于CIGS吸收层和透明导电氧化物层电极之间。针对硒/Ib族/3a族材料薄膜的有前途用途的一个任务是开发高效能价格合算的制造技术。沉积硒/Ib族/3a族材料的传统方法通常包括使用真空基方法，包括例如真空蒸发，溅射和化学气相沉积(例如金属-有机化学气相沉积)。该沉积技术有可能显示出总处理能力低和成本高。为了促进大规模、高产量、低成本制备包括使用硒/Ib族/3a族材料的体系，最好是提供液体基沉积技术。液体沉积半导体前体膜的方法公开于司克鲁兹(Schulz)等的美国专利第 6，126，740号。司克鲁兹等公开了一种胶态悬浮液，包含金属硫属化物纳米粒子和挥发性封端剂，其中胶态悬浮体是通过如下制备的在有机溶剂中金属盐与硫属化物反应，沉淀金属硫属化物，回收金属硫属化物沉淀物，在非水性有机溶剂中将金属硫属化物沉淀物与挥发性封端剂混合。司克鲁兹等还公开了胶态悬浮液可以喷淋沉积在基材上，制得半导体前体膜。司克鲁兹等公开了应用于胶态悬浮液及使用方法中的特别优选的金属是铜、铟、镓和镉。一种制备CIGS材料时沉积硒的液体沉积法被米特兹(Mitzi)等公开，“《高效溶液沉积的薄膜光伏器件》(A High-Efficiency Solution-Deposited Thin-Film Photovoltaic Device) ”，ADVANCED MATERIALS,第 20 卷，第 3657-62 页 O008) ( "Mitzi I”)。Mitzi I公开了使用硒油墨，包含胼，尤其是作为制备薄膜CIGS层时沉积硒的液体载体。但是胼是高毒性且易爆的材料。因此，Mitzi I法用于大规模制备含硒半导体元件价值有限。Mitzi I所述的含胼硒油墨的另一方案是米特兹等公开的，“《使用高移动性旋涂硫属化物半导体的低压晶体管》(Low-Voltage Transistor Employing a High-Mobility Spin-Coated Chalcogenide Semiconductor) ADVANCED MATERIALS 第 17 卷，第 1285-89 页O005) ( “Mitzi II”)。Mitzi II公开了使用胼鐺前体材料用于沉积铟硒化物，形成薄膜晶体管的铟硒化物通道(chanel)。Mitzi II还预言胼鐺方法可能延及其他硫属化物，包括 SnS2_xSex、GeSe2 禾口 In2Se3 体系。米特兹等公开的胼鐺前体材料从制备步骤中除去胼来制备半导体薄膜。尽管米特兹等没有排除胼的需要。相反地，米特兹等还在制备胼鐺前体材料时使用胼。而且，胼鐺离子前体体还造成明显的爆炸风险，如Eckart W. Schmidt在他的书中所证明，“《胼及其衍生物制备、性质禾口应用》(Hydrazine and Its Derivatives Preparation, Properties, and Applications) ”，JOHN WILEY&S0NS 第 392-401 页(1984)。多种金属离子的存在加剧了胼鐺爆炸或爆轰的风险。这可能是个问题，因为残留的胼鐺盐可能在生产过程中积聚在加工设备中，存在不能接受的安全风险。因此，需要一种应用于制备体系的液体沉积法，该体系包括硒/Ib族/3a族半导体 (例如开关装置，光电池，非线性光学器件，离子电池和高密度相变数据存储元件)。特别是需要一种配制好的硒/Ib族/3a族油墨，其有利于沉积硒/Ib族/3a族材料，优选其中硒 /Ib族/3a族油墨配方不含胼和胼鐺。
技术实现思路
本专利技术提供一种硒/Ib族/3a族油墨，它包含(a)硒/Ib族/3a族体系，该体系含有以下作为初始组分的组合硒；有机硫属化物组分含有至少一种选自RZ-Z' R'和 R2-SH的有机硫属化物，其中Z和Z'独立地选自硫、硒和碲；R选自Η、(ν2。烷基、C6_2Q芳基、 C1^20羟烷基、CV2tl巯基烷基和醚基；R'和R2选自C1,烷基、C6_2Q芳基、C1,羟烷基、C1J巯基烷基和醚基；含Ib族物质，它包含作为初始组分的CuCl2和Cu2O中的至少一种；任选的， 二齿硫醇组分；含3a族物质，它包含作为初始组分的选自铝、铟、镓及其组合中的3a族材料；和(b)液体载体组分；其中硒/Ib族/3a族体系稳定地分散于液体载体组分中。本专利技术提供一种制备根据权利要求1的硒/Ib族/3a族油墨的方法，包括提供硒；提供有机硫属化物组分含有独立地选自式RZ-Z' R'和R2-SH的第一有机硫属化物和第二有机硫属化物，其中Z和Z'独立地选自硫、硒和碲；R选自H、C1^20烷基、C6_2(1芳基、 C1^20羟烷基、CV2tl巯基烷基和醚基；R'和R2选自C1,烷基、C6_2Q芳基、C1,羟烷基、C1J巯基烷基和醚基；提供含Ib族物质，其包含作为初始组分的CuCl2和Cu2O中的至少一种；提供Ib族配位体组分；提供含3a族物质，它包含作为初始组分的选自铝、铟、镓及其组合中的3a族材料；提供液体载体组分，它包含第一液体载体、第二液体载体和第三液体载体；将硒、第一有机硫属化物和第一液体载体混合，在搅拌下将该混合物加热，制备混合的硒/有机硫属化物组分；将含Ib族物质、Ib族配位体组分和第二液体载体混合制备Ib族材料/配位体组分；将含3a族物质、第二有机硫属化物和第三液体载体混合制备3a本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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，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：
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