[发明专利]制备含氧化铟的层的方法

说明书

本发明涉及一种制备含氧化铟层的方法、可以利用该方法制备的层及其应用。

氧化铟(氧化铟(III)，In₂O₃)是一种很有前景的半导体，这是因为其具有3.6～3.75eV的大带隙(针对蒸镀层测量)[H.S.Kim，P.D.Byrne，A.Facchetti，T.J.Marks；J.Am.Chem.Soc.2008，130，12580-12581]。除此之外，厚度为几百纳米的薄膜在可见光谱范围内可以具有高的透明度，也即在550nm透明度大于90％。此外，在特别高度有序的氧化铟单晶中能测量到至多160cm²/Vs的载流子迁移率。

通常主要将氧化铟与氧化锡(IV)(SnO₂)一起作为半导体混合氧化物ITO使用。由于ITO层的电导率比较高，同时在可见光谱范围内具有透明性，因此主要应用于液晶屏幕(LCD；liquid crystal display)，尤其作为“透明电极”。工业上主要通过成本密集的蒸镀方法在高真空中制备这些通常经过掺杂的金属氧化物层。

因此，含氧化铟的层及其制备、尤其是ITO层和纯氧化铟层及其制备对于半导体和显示器工业而言特别重要。

有许多化合物种类被讨论作为合成含氧化铟层的可能原料或前体。其中包括例如铟盐。例如，Marks等人描述了使用InCl₃构成的前体溶液以及溶解于甲氧基乙醇中的碱单乙醇胺(MEA)制备的部件。在离心涂布(Spin-coating(旋涂))该溶液之后，通过400℃的热处理产生相应的氧化铟层。[H.S.Kim，P.D.Byrne，A.Facchetti，T.J.Marks；J.Am.Chem.Soc.2008，130，12580-12581及附加资料]。

在其他地方讨论将铟醇盐作为对于氧化铟合成可能的原料或前体。这里，所述铟醇盐指的是由至少一个铟原子、至少一个式-OR(R＝有机残基)的烃氧基残基和任选的一个或多个有机残基-R、一个或多个卤素残基和/或一个或多个-OH或-OROH残基构成的化合物。

与可能的用于形成氧化铟的应用无关，在现有技术中描述了不同的铟醇盐和氧联铟醇盐(Indiumoxoalkoxide)。与所提及的铟醇盐相比，氧联铟醇盐还具有至少另一个直接与一个铟原子键合或者与至少两个铟原子桥连的氧残基(氧联残基)。

Mehrotra等人描述了由氯化铟(III)(InCl₃)与Na-OR制备铟三醇盐In(OR)₃，其中R表示甲基、乙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基和正戊基、仲戊基、叔戊基残基。[S.Chatterjee，S.R.Bindal，R.C.Mehrotra；J.Indian Chem.Soc.1976，53，867]。

Carmalt等人的综述(Coordination Chemistry Reviews 250(2006)，682-709)描述了不同的镓(III)和铟(III)的醇盐和芳基氧化物，它们有时也可以经烷氧基基团桥连存在。此外介绍了以氧为中心的簇合物，其式为In₅(μ-O)(OⁱPr)₁₃，更精确地为[In₅(μ₅-O)(μ₃-OⁱPr)₄(μ₂-OⁱPr)₄(OⁱPr)₅]，所涉及的是一种无法从[In(OⁱPr)₃]制备的氧联醇盐。

N.Turova等人的综述Russian Chemical Reviews 73(11)，1041-1064(2004))总结了金属氧联醇盐的合成、特性和结构，所述金属氧联醇盐在此被视为通过溶胶-凝胶技术制备氧化物材料的前体。除了许多其它化合物之外，还描述了[Sn₃O(OⁱBu)₁₀(ⁱBuOH)₂]、之前已提及的化合物[In₅O(OⁱPr)₁₃]以及[Sn₆O₄(OR)₄](R＝Me，Prⁱ)的合成和结构。