生产半导体层的方法技术

本发明专利技术涉及一种在衬底上生产包含至少一种半导体金属氧化物的层的方法，该方法至少包括以下步骤：(A)在至少一种溶剂中制备包含所述至少一种金属氧化物的至少一种前体化合物的溶液，所述前体化合物选自相应金属的具有至少三个碳原子的一元、二元或多元羧酸或者一元、二元或多元羧酸的衍生物的羧酸盐，醇盐，氢氧化物，氨基脲，氨基甲酸盐，异羟肟酸盐，异氰酸盐，脒，氨基腙，脲衍生物，羟胺，肟，氨基甲酸酯，氨，胺，膦，铵化合物，叠氮化物，及其混合物，(B)将来自步骤(A)的溶液施用至衬底上，和(C)将来自步骤(B)的衬底在20-200℃的温度下热处理，以将所述至少一种前体化合物转化为至少一种半导体金属氧化物，其中如果将其中x、y和z各自独立地为0.01-10的电中性[(OH)x(NH3)yZn]z用作步骤(A)中的前体化合物，则其通过使氧化锌和/或氢氧化锌与氨反应而获得，涉及一种涂覆有至少一种半导体金属氧化物且可通过该方法获得的衬底，涉及该衬底在电子元件中的用途，以及涉及一种通过使氧化锌和/或氢氧化锌与氨反应而制备其中x、y和z各自独立地为0.01-10的电中性[(OH)x(NH3)yZn]z的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种在衬底上生产包含至少一种半导体金属氧化物的层的方法，其至少包括以下步骤(A)在至少一种溶剂中制备包含所述至少一种金属氧化物的至少一种前体化合物的溶液，所述前体化合物选自相应金属的具有至少三个碳原子的一元、二元或多元羧酸或者一元、二元或多元羧酸的衍生物的羧酸盐，醇盐，氢氧化物，氨基脲，氨基甲酸盐，异羟肟酸盐，异氰酸盐，脒，氨基腙，脲衍生物，羟胺，肟，氨基甲酸酯，氨，胺，膦，铵化合物，叠氮化物，无机配合物及其混合物，(B)将来自步骤(A)的溶液施用至衬 底上，和(C)将来自步骤(B)的衬底在20-200°C的温度下热处理，以将所述至少一种前体化合物转化为至少一种半导体金属氧化物，其中如果将其中x、y和z各自独立地为0. 01-10的电中性2用作步骤(A)中的前体化合物，则其通过使氧化锌或氢氧化锌与氨反应而获得，涉及一种涂覆有至少一种半导体金属氧化物且可通过该方法获得的衬底，涉及该衬底在电子元件中的用途，以及涉及一种通过使氧化锌或氢氧化锌与氨反应而制备其中x、y和z各自独立地为0. 01-10的电中性z的方法。将半导体材料层施用至衬底上的方法是现有技术已知的。根据WO 2009/010142A2，印刷电子元件可通过将包含有机金属锌配合物作为前体化合物的可印刷油墨用于半导体氧化锌而获得。在所用有机金属锌配合物中，存在至少一种肟盐配体。另外，该锌配合物不含碱金属和碱土金属。在WO 2009/010142的方法中，优选使用具有选自2-(甲氧基亚氨基)链烷酸化物，2-(乙氧基亚氨基)链烷酸化物或2-(羟基亚氨基)链烷酸化物的配体的有机金属锌配合物。J. J. Schneider 等人，Adv. Mater. 20, 2008, 3383-3387 公开了使用纳米级氧化锋作为活性半导体材料的印刷的和柔性的场效应晶体管。这些纳米级氧化锌层借助前体溶液施用，其中所用前体化合物为具有(2-甲氧基亚氨基)丙酮酸化物配体的有机锌配合物。EP 1993122A2公开了一种使用可在低温下加工的前体溶液生产作为薄层晶体管的半导体氧化锌层的方法。前体溶液包含锌盐和络合试剂。合适的锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌或乙酸锌。所用络合试剂为羧酸或有机胺。S. Meiers 等人，J. Am. Chem. Soc.，130 (51)，2008，17603-17609 公开了用于在低温下生产氧化锌TFT的无机含水油墨。用于半导体氧化锌的前体化合物为Zn(0H)2(NH3)x。在两段法中，该无机锌配合物通过使高纯度(99.998%)的硝酸锌与氢氧化钠溶液在含水溶液中反应，随后使如此获得的氢氧化锌与氨反应而获得。为除去硝酸锌与氢氧化钠溶液反应中形成的盐，需要许多去除和洗涤步骤。现有技术中所述的用于在衬底上生产半导体氧化锌层的方法的缺点首先为所用氧化锌前体化合物以复杂的合成和提纯方法制备。此外，使用了一些昂贵的高纯度反应物。此外，现有技术中所用的前体化合物的缺点为用于获得氧化锌的热降解产生了残留在衬底上且必须在另一步骤中去除，或损害纯度及因此所形成的氧化锌层的功能性的副产物。为此，本专利技术目的为提供一种在衬底上，值得注意的是这是一种特别简单的工艺方案。此外，根据本专利技术获得的涂覆的衬底应具有最大纯度的半导体材料，特别是氧化锌。根据本专利技术，这可通过使用通过热降解转化为所需氧化锌的氧化锌前体化合物实现，且不获得任何残留在所形成层中的令人讨厌的副产物。另外，通过本专利技术方法获得的半导体层应具有改进的电子性能。这些目的通过在衬底上生产包含至少一种半导体金属氧化物的层的本专利技术方法而实现，该方法至少包括以下步骤(A)在至少一种溶剂中制备包含所述至少一种金属氧化物的至少一种前体化合物的溶液，所述前体化合物选自相应金属的具有至少三个碳原子的一元、二元或多元羧酸或者一元、二元或多元羧酸的衍生物的羧酸盐，醇盐，氢氧化物，氨基脲，氨基甲酸盐，异羟肟酸盐，异氰酸盐，脒，氨基腙，脲衍生物，羟胺，肟 ，氨基甲酸酯，氨，胺，膦，铵化合物，叠氮化物，及其混合物，(B)将来自步骤(A)的溶液施用至衬底上，和(C)将来自步骤⑶的衬底在20-200°C的温度下热处理，以将所述至少一种前体化合物转化为至少一种半导体金属氧化物，其中如果将其中x、y和z各自独立地为0.01-10的电中性 z用作步骤(A)中的前体化合物,则其通过使氧化锌和/或氢氧化锌与氨反应而获得。本专利技术方法用于在衬底上生产一种包含至少一种半导体金属氧化物的层。在特别优选的实施方案中，将氧化锌用作本专利技术方法中的半导体金属氧化物。为此，本专利技术还涉及其中所述至少一种半导体金属氧化物为氧化锌ZnO的本专利技术方法。通常而言，通过本专利技术方法可涂覆本领域中熟练技术人员已知的所有衬底，如Si晶片，玻璃，陶瓷，金属，金属氧化物，半金属氧化物，塑料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚砜等。在本专利技术方法的优选实施方案中，衬底在机械上是柔性的且包含至少一种塑料，如聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚砜及其混合物。包含至少一种半导体金属氧化物且通过本专利技术方法在衬底上生产的层的厚度通常为 5-250nm，优选 5-100nm。在下文中详细描述了本专利技术方法的各步骤步骤⑷本专利技术方法的步骤(A)包括(A)在至少一种溶剂中制备包含所述至少一种金属氧化物的至少一种前体化合物的溶液，所述前体化合物选自相应金属的具有至少三个碳原子的一元、二元或多元羧酸或者一元、二元或多元羧酸的衍生物的羧酸盐，醇盐，氢氧化物，氨基脲，氨基甲酸盐，异羟肟酸盐，异氰酸盐，脒，氨基腙，脲衍生物，羟胺，肟，氨基甲酸酯，氨，胺，膦，铵化合物，叠氮化物及其混合物。在本专利技术方法的步骤(A)中，制备相应前体化合物的溶液。所用溶剂通常可为其中所用前体化合物在基于整体溶液至少0.01重量％程度上可溶的任何溶剂。合适的溶剂例如选自水，醇如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇，酮如乙酮，醚如二乙醚、甲基叔丁基醚，四氢呋喃，二巧恶烷，二甲氧基乙烷，酯及其混合物。在本专利技术方法的步骤(A)中，优选使用水、醇或醚溶液；特别优选使用水作为步骤(A)中的溶剂。在本专利技术方法的步骤(A)中，包含所述至少一种半导体金属氧化物的所述至少一种前体化合物的溶液在每种情况下基于整体溶液以0. 01-20重量％，优选0. 1-10重量％，更优选0. 5-5重量％的浓度制备。在本专利技术方法的步骤(A)中，将所述至少一种半导体金属氧化物的至少一种前体化合物溶解在合适溶剂中。所述至少一种金属氧化物的所述至少一种前体化合物选自相应金属的具有至少三个碳原子的一元、二元或多元羧 酸或者一元、二元或多元羧酸的衍生物的羧酸盐，醇盐，氢氧化物，氨基脲，氨基甲酸盐，异羟肟酸盐，异氰酸盐，脒，氨基腙，脲衍生物，羟胺，肟，氨基甲酸酯，氨，胺，膦，铵化合物，叠氮化物及其混合物。在优选实施方案中，使用通常在小于200°C，优选小于150°C，更优选小于130°C，最优选小于100°c下降解为半导体金属氧化物和挥发性产物，如二氧化碳、乙酸乙酯等的前体化合物。这些前体化合物降解的最小温度例如为50°c，或在催化活化下例如为20°C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：A·卡尔波夫，F·弗莱施哈克尔，I·多姆克，M·卡斯特勒，V·弗洛卡，L·韦伯，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：