[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的层的方法，涉及到能够通过本发明的方法制备的包含氧化铟的层及其用途。

与许多的其它方法例如化学气相沉积(CVD)相比，依靠印刷和其它液体沉积方法来制备半导体电子部件层能够简化加工工艺和产生显著更低的制备成本，因为半导体能够在此以连续的工艺来沉积。此外，在低的加工温度情况下，还开辟了下面的可能性：在柔性基材上工作，并且可能(特别是在非常薄的层的情况中，和特别是在氧化物半导体的情况中)实现印刷层的光学透明度。半导体层在这里和下面被理解为表示这样的层，其在50V栅源电压和50V漏源电压时，在通道长度为20μm的部件的情况中，具有1-50cm²/Vs的载流子迁移率。

因为打算依靠印刷方法或者其它液体沉积方法制备的部件层的材料对于具体层的性能具有决定性作用，因此这种材料的选择对于含有这种部件层的各部件具有重要影响。用于印刷半导体层的重要参数是它们具体的载流子迁移率和它们的制备中所用的可印刷前体的加工性和加工温度。该材料应当具有良好的载流子迁移率，并且能够在明显低于500℃的温度，从溶液中来制备，目的是适于多种应用和基材。同样对于许多新应用来说令人期望的是所获得的半导体层的光学透明度。

氧化铟(氧化铟（III)，In₂O₃)由于具有在3.6和3.75eV之间的大的带间隙(对通过蒸镀施加的层所测量，H.S.Kim, P.D.Byrne, A. Facchetti, T.J.Marks; J. Am. Chem.Soc.2008, 130, 12580-12581)，使其成为非常有前景的并因此受欢迎使用的半导体。此外，几百纳米厚度的薄膜可以在可见光谱范围内在550nm具有大于90%的高透明度。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。然而,迄今为止,还不能通过从溶液进行加工获得这样的值(H. Nakazawa, Y. Ito, E. Matsumoto, K. Adachi, N. Aoki, Y. Ochiai; J. Appl.Phys.2006, 100, 093706. and A. Gupta, H. Cao,  Parekh, K.K.V.Rao, A.R. Raju, U.V.Waghmare; J. Appl.Phys.2007, 101, 09N513)。

氧化铟经常与氧化锡(IV)(SnO₂)一起作为半导混合氧化物ITO来使用。由于ITO层相对高的电导率以及同时具有的在可见光谱范围的透明度，ITO层的应用之一是用于液晶显示器(LCD)中，特别是用作“透明电极”。这些通常掺杂的金属氧化物层在工业上尤其是通过昂贵的蒸镀方法在高真空来制备的。由于ITO涂覆的基材大的经济利益，这里现在存在着一些针对含氧化铟的层的涂覆方法，特别是基于溶胶-凝胶技术的方法。

原则上，存在着两种经由印刷方法来制备氧化铟半导体的可能方式：1)颗粒概念，在其中(纳米)颗粒存在于可印刷的分散体中，并且在印刷过程之后，通过烧结过程转化成期望的半导体层，和2)前体概念，在其中在印刷适当的组合物之后，将至少一种可溶的或者可分散的前体转化成含氧化铟的层。前体在这里被理解为表示一种化合物，其能够用热或者用电磁辐射进行分解，使用该化合物，在氧或者其它氧化剂存在或者不存在的条件下，可以形成含金属氧化物的层。颗粒概念与使用前体相比具有两个显著缺点：首先，该颗粒分散体具有胶体不稳定性，其必需使用分散添加剂(这在随后的层性能方面是不利的)，其次，许多能够使用的颗粒通过烧结仅仅形成了不完全的层(例如归因于钝化层)，因此一些粒状结构仍然在层中显露出来。这导致在这种结构的颗粒边界处相当大的颗粒-颗粒阻抗，这降低了载流子的迁移率和提高了普遍的层阻抗。

存在着用于制备氧化铟层的不同的前体。因此，除了铟盐之外，还可以使用铟醇盐(均配(homoleptisch)的化合物，即，仅仅具有铟和醇盐基的这些化合物，特别是In(OR)₃类型的铟化合物，这里R=烷基或者烷氧基烷基)和铟卤素醇盐(即，具有卤素和醇盐基团(Alkoxidreste)二者的铟化合物，特别是InX_m(OR)_3-m类型的三价铟化合物，这里X=卤素，R=烷基或者烷氧基烷基和m=1，2)作为制备含氧化铟的层的前体。