CN105793328B - 使包含氢硅烷的组合物聚合和随后将该聚合物用于制备含硅层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及使包含氢硅烷的组合物聚合和随后将该聚合物用于制备含硅层的方法，其包括以下步骤：a)提供基材；b)提供包含至少一种溶于至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或包含至少一种在不存在溶剂的情况下就已为液态的氢硅烷的组合物，其中所述氢硅烷包含至少一种通式SinH2n+2(n≥3)的直链和/或支化的氢硅烷和/或通式SinH2n(n≥3)的环状氢硅烷；c)借助声空化使来自步骤b)的组合物聚合；d)用来自步骤c)的反应产物涂覆所述基材的表面。本发明还涉及用于使包含氢硅烷的组合物聚合和随后将该聚合物用于制备含硅层的设备，其包含至少一个反应容器(1)和用于产生声空化和/或表面张力波的超声源和/或声变换器(4)，该反应容器含有包含至少一种溶于至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或至少一种在无溶剂的情况下已为液态的氢硅烷的组合物，其中所述氢硅烷包含至少一种通式SinH2n+2(n≥3)的直链和/或支化的氢硅烷和/或通式SinH2n(n≥3)的环状氢硅烷；和/或该反应容器含有上述氢硅烷溶液或纯的液态氢硅烷，向其中至少添加单‑和/或乙硅烷‑和/或含硼掺杂剂和/或含磷掺杂剂和/或选自Ar、He的惰性气体和/或纳米颗粒和/或聚合引发剂和/或催化剂和/或表面张力改性剂，其中反应容器(1)具有至少一个可封闭的开口(6)并且待涂覆的基材(8)面对开口(6)设置，并且基材(8)在背对涂覆面的那面上具有加热源(9)。
Description
本发明涉及使包含氢硅烷的组合物聚合和随后将该聚合物用于制备含硅层的方法。此外本发明涉及实现上述方法的装置以及通过所述方法制备的层及其用于制备包含或不包含嵌入其中的纳米颗粒的半导体或绝缘薄层的用途。
现有技术
在生产太阳能电池时，需要具有不同掺杂并具有至少一个肖特基-或p-n-结的半导体层。如根据现有技术[WO 2011/061106 A2]已知，可通过尤其包含较高级硅烷的液相沉积无定形层次序，在合适的基材上产生通过合适的正面-和背面接触用作太阳能电池的p-i-n-结。在制备基于p-i-n-结的薄层太阳能电池时，用例如合适的磷化合物如白磷掺杂各掺杂层作为n-硅层，用例如合适的硼化合物如癸硼烷掺杂各掺杂层作为p-硅层，其中向液相添加合适的磷化合物或硼化合物。它们可本身为液态或溶于液相中。在制备本征(i-)，即未掺杂硅层的情况中，不添加额外的掺杂剂。
为了制备基于液态硅烷的含硅层，通常使用尤其包含氢硅烷(Hydridosilane)的组合物。该组合物在施加于各自基材上之前首先聚合成较高级的氢硅烷。
当反应物由环状单体例如环戊硅烷(Si5H10)或环己硅烷(Si6H12)组成时，借助电磁辐射（例如，借助紫外（UV）光）或热量输入的聚合通常表示开环聚合。它们借助光或热的作用裂解，并单独地或通过进一步键合其它氢硅烷转变成由硅和氢组成的直链和/或支化的聚合物链。所得氢硅烷用通式–(SiH2)n–表示并且也被称为聚-或低聚硅烷。将摩尔质量小于约302 g/mol (即 ≤ 10 个Si-原子) 的氢硅烷归类为“低级氢硅烷”并将具有较高摩尔质量的氢硅烷归类为“较高级氢硅烷”。液态存在的氢硅烷也称为液态硅烷。
基于液态硅烷的硅-薄层通常借助旋涂施加于基材上。为此，通常将液态硅烷稀释于溶剂中。随后将该溶液聚合。在环状反应物的情况中，可用UV-光辐射该溶液，以使得溶解的液态硅烷实现光聚合。随后将光聚合的溶液过滤，以将不溶的氢硅烷从溶液中去除和/或控制光聚合的氢硅烷的摩尔质量。经过滤的溶液随后借助旋涂施加于基材上。最后，加热该层，以使溶剂蒸发并使硅转变为无定形形式。后者称为转化。代替直接湿化学方法，还可将载气例如氢气传导通过液态硅烷(鼓泡系统)。最后借助PECVD (等离子体增强化学气相沉积)或HWCVD (热丝化学气相沉积)使该气体混合物分解并沉积在基材上。
所得硅层可具有微晶、多晶和无定形结构的混合物，其取决于在何种条件(例如加工温度、加热时间、氢气分压)下发生所述转化。通常处于无定形状态的层的结晶度可随后例如借助激光辐射[1]或热处理(例如高于600° C的T)提高。
根据现有技术已知用于制备硅层的涂覆溶液(前体)的光化学方法非常费时费力并因此不利。光聚合是非常费时的方法。辐射通常持续10至120分钟[2] [3]或高达840分钟[DE 10 2010 041 842 A1]并且由于使用UV-辐射产生额外采购成本并可能必须采取安全措施。
在[WO 2012/084261 A1]中描述了在基材上沉积含硅层的另一种方法，其中将带电粒子（离子或电子束）的聚焦束用于直接在基材上使基于聚硅烷的前体解离。在制备用于光电子应用的硅层中，所述方法具有缺点，因为必须使用昂贵的真空技术和改良的电子扫描显微镜(REM)。代替使用电子束，可替代地使用Ga+-离子。在此所述方法具有以下缺点，即由于Ga的掺杂性质，使本征硅层的制备变得困难。
还可借助热方法使氢硅烷聚合[DE 10 2010 041 842 A1]。在此例如在154°C下加热由尤其新戊硅烷Si(SiH3)4制成的反应混合物并且热处理约200至480分钟。
借助热量输入的聚合通过使环状或直链或支化单体的Si-Si和/或Si-H键热裂解来实现。随后通过形成链生成更高级的氢硅烷。为此必要的是，将纯的液态硅烷或以氢硅烷溶液形式的稀释的液态硅烷(= 氢硅烷稀释于溶剂中)加热至高达235°C的高温[WO 2011/104147 A1]，以实施热分解。该方法具有缺点，即其为耗能的并且由于加热过程和/或溶液的剩余热能，在没有额外加工步骤的情况下不能立即引发聚合(由于加热过程)或(由于冷却过程)不能立即停止聚合。
用于制备硅层的涂覆溶液的所有前述方法的缺点在于费时的温度-和UV-辐射-和/或过滤步骤，其对于聚合和/或分子量限定是必要的。此外在借助旋涂将氢硅烷施加于基材上时，不利地发生昂贵材料的浪费，因为溶液由于旋转不仅分布在基材表面上，而且通过离心力估计超过90％经待涂覆表面上方甩出。此外，通过旋涂制备的薄层具有不均匀的基材覆盖，由此仅可使用平整的固体基材。在用超薄层(< 2 nm)涂覆或以单层涂覆形式进行层生成时，由于在该规模上例如> 3 nm的显著表面粗糙度和波度 [WO 2011/104147A1]，旋涂不太适合作为方法。将纳米颗粒分散在溶剂(例如环辛烷、乙醇、甲苯、水)中、氢硅烷溶液中或直接在纯的液态氢硅烷中(既在单体中也在聚合氢硅烷中)，随后借助旋涂制备的层不仅具有非最佳的纳米颗粒嵌入，还具有非最佳的纳米颗粒分布。在用纳米颗粒涂覆结构化表面时，借助旋涂实现的覆盖显出具有例如不均匀纳米颗粒分布和低再现性的低品质。这类结构化表面在光伏中例如用于光捕获目的和用作等离子体振子(plasmonisch)反射光栅，以提高太阳能电池的效率。
现有技术已知超声波和声空化对化学和物理过程的应用和影响。超声波用于触发声空化，即液体中的微腔的形成、生长和内爆(Implosion)。在微腔中主导的压力和有效温度为约1000 bar和5000°C [4]。然而，加工温度，即在液体中或反应容器本身中主导的温度在此可例如保持在低于0°C的温度或室温或低于150°C的范围，这取决于分别计划何种应用或使用何种设备。可在处理溶液或物品的过程中使用超声波，以实现纯物理效应，例如颗粒的解附聚和分散、乳状液形成或超声波清洗。化学效应归因于在微腔中和其邻近中触发的现象如由于拉力(Zugkraft)的键断裂或瞬态高温和自由基生成。超声波的应用是传统光-、热-或催化化学的替代品。在一般情况下，借助声空化辅助的化学被称为“声化学”，并具有众多应用例如有机聚合物的降解、有机化合物的聚合、自由基的生成、化学反应的加速等。
目的和解决方案
本发明的目的是提供使包含氢硅烷的组合物聚合和随后将该聚合物用于制备含硅层的方法，其允许相对于现有技术而言比迄今根据现有技术可行的方法更简单和更快速的制备含硅层的方法。
此外本发明的目的是提供与该方法匹配的设备以及使用该方法制备的硅层。本发明还涉及这些含硅层用于制备包含或不包含嵌入其中的纳米颗粒的半导体或绝缘薄层的用途。
使用本发明制备的层可具有价值更高的结构和电子性能。通过借助气溶胶涂覆的沉积，不仅可实现与迄今已知的方法可比拟或更低的表面粗糙度和波度，还可实现更均匀的基材覆盖。
如果根据本发明在涂覆过程中实施对基材的同时周期性加热和连续的气溶胶输送，则完全或部分地保护在该基材相邻附近生长的无定形薄膜免受通常存在于涂覆过程中氮气气氛中的杂质的影响。通过本发明的方法制备的层可例如用于太阳能电池、光电二极管或薄膜晶体管中。
本发明的目的通过具有根据独立权利要求的特征的方法以及通过具有根据从属权利要求的特征的装置和硅层及其用途实现。所述方法、装置和硅层的有利实施方案分别从关于它们的权利要求获知。
发明主题
本发明的主题是使包含氢硅烷的组合物聚合和随后将该聚合物用于制备含硅层的方法，其包括以下步骤：
a)提供基材；
b)提供包含至少一种溶于至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷(下文也称作氢硅烷溶液)或包含至少一种在无溶剂的情况下也已为液态的氢硅烷(同义地也称作液态硅烷或纯的液态氢硅烷)的组合物，其中前述氢硅烷包含至少一种通式SinH2n+2(n ≥ 3)的直链和/或支化氢硅烷和/或通式SinH2n(n ≥ 3)的环状氢硅烷；
c)借助声空化使来自步骤b)的组合物聚合；
d)用来自步骤c)的反应产物涂覆所述基材的表面。
待聚合的氢硅烷可包含至少一种通式SinH2n+2(n ≥ 3)的直链和/或支化的氢硅烷和/或通式SinH2n(n＝3至15)的环状氢硅烷。
根据步骤b)的组合物可包含至少一种摩尔质量为90至305 g/mol并具有≤10个Si-原子的“低级”氢硅烷。其可特别地包含至少一种选自丙硅烷、丁硅烷、戊硅烷、己硅烷、庚硅烷、环戊硅烷、环己硅烷或新戊硅烷的氢硅烷。
在所述方法的一个有利实施方案中，还可向根据步骤b)的组合物至少还添加单-和/或乙硅烷-和/或含硼掺杂剂和/或含磷掺杂剂和/或选自Ar、He的惰性气体和/或纳米颗粒和/或聚合引发剂和/或催化剂和/或表面张力改性剂。
聚合的氢硅烷溶液或聚合的纯的液态氢硅烷可优选包含摩尔质量为约92至1∙106g/mol的氢硅烷。
在所述方法的一个有利实施方案中，使用至少一种有机和/或无机溶剂。这可包括例如环辛烷、乙醇、甲苯或水。然而还可使用根据现有技术的所有其它已知有机和/或无机溶剂。
所述氢硅烷在溶剂中的浓度可为0至 ≤ 100 重量%。设定的氢硅烷浓度取决于希望何种聚合速度、氢硅烷在气溶胶中的何种含量和/或硅层的何种生长速率。
在0重量%的硅烷浓度下，存在不含氢硅烷但包含混入的纳米颗粒的溶剂。在100重量%的氢硅烷浓度下，存在纯的液态氢硅烷（＝液态硅烷）或添加有纳米颗粒的液态硅烷。此外，根据步骤b)的组合物可包括氢硅烷溶液，该氢硅烷溶液包含至少一种溶于至少一种溶剂中的通式SinH2n+2(n ≥ 3)的直链和/或支化氢硅烷和/或通式SinH2n(n ≥ 3)的环状氢硅烷，向该氢硅烷溶液中添加纳米颗粒。通常添加浓度< 0.1重量%的纳米颗粒。
在使用0重量％的硅烷浓度的情况下，为了随后制备所述含硅层，可例如使用额外的含硅溶液以涂覆基材或将所需硅以另一种方式施加于基材上。
来自步骤c)的反应产物可在所述方法的一个有利实施方案中借助声空化和/或表面张力波转变为气溶胶，并且使其与基材表面接触以根据步骤d)涂覆。
可借助磁致伸缩或压电超声源和/或液体驱动或气体驱动的声变换器来产生用于聚合的声空化和/或用于形成气溶胶的表面张力波形成。在此可示例性地提到超声波发生器(Sonotrode)或压电陶瓷作为超声源。
对此可例如使所述超声源和/或声变换器与来自步骤b)的组合物直接接触（用于根据步骤c)聚合或用于形成气溶胶）或经中间液体(媒介物)与来自步骤b)的组合物接触。在使用媒介物的情况中，可例如将较小反应容器中的小液体体积的待聚合组合物浸入具有媒介物的较大容器中，从而使得压电陶瓷或超声波发生器的超声波经媒介物转移到较小反应容器中的液体上。所述媒介物可充当填充体积和/或冷却剂，其对于超声波的转移或热量输出而言是必需的。待聚合组合物的液体体积可由此减小，这特别在使用昂贵反应物的情况下是有利的。所述媒介物通常应为液体。压电陶瓷的超声波可经媒介物聚焦到反应容器的焦点上。
所述超声波发生器的尖端或压电陶瓷优选应设置在来自步骤b)的组合物或媒介物的液体表面下面。为了根据步骤c)进行聚合，可使该超声波发生器从下或从上引入所述组合物或媒介物中。
术语聚合在本发明范围内应理解为将同类或不同的单体转变为低聚物或聚合物的合成反应。虽然在某些情况下，链形成过程更可能以低聚化形式进行，但在较长的处理时间和/或在使用具有低摩尔质量的反应物时更可能发生聚合。因此，在本发明的方法范围内，将不同反应物的键合称为聚合。聚合应理解为加成聚合（作为链反应和/或逐步反应）、缩合聚合、开环聚合、共聚和解聚。这些反应在微腔中和其邻近的高温-、高压环境中发生，和/或通过在液体体积中借助声空化产生的自由基的反应触发。气溶胶形成可发生在同一个本发明的反应容器中或在也可称作气溶胶化室的额外反应容器中。
在本发明的范围内，术语“气溶胶”或“气溶胶微滴”理解为包含溶解的低级和较高级氢硅烷和/或纳米颗粒的液态气溶胶颗粒，或悬浮于N2中的由低级和较高级氢硅烷和/或纳米颗粒制成的胶体。
聚合和气溶胶形成的反应速度可例如用添加的纳米颗粒的浓度和/或氢硅烷在溶剂中的浓度有针对性地控制。通常可认为，随着纳米颗粒浓度的增大或随着氢硅烷浓度的增大，聚合反应的速度也增大。
所述组合物的温度以及聚合-和气溶胶形成速率既可经超声源的操作模式（例如连续或脉冲模式），也可经冷却设备来确定和/或改变。特别有利的是，聚合可直接通过超声源的关闭/开启来停止/继续。
关于温度影响，通常可认为，即随着升高的温度，微腔中的溶剂或氢硅烷的蒸气压增加并由此使微腔的内爆的蒸发也增加，因此削弱声化学效应。
所述组合物的根据步骤c)的聚合和来自步骤c)的反应产物转变成气溶胶可优选在从各自使用的溶剂和/或氢硅烷的凝固点起直至开始发生反应物的纯热反应或在使用敞口反应容器的情况下发生组合物蒸发的各自极限下进行。本方法不基于光解处理也不基于热处理，而是基于声空化的前述化学和物理效应。
在此可在-70°C至155°C的温度下进行聚合和/或气溶胶形成。优选可在约-55°C至150°C的温度范围内操作，其中气溶胶形成优选在室温直至约30°C下进行。
用于产生声空化的超声源或声变换器可以以脉冲操作或连续操作在反应容器的流通冷却下使用。由此，反应容器中的液体温度可经该超声源/声变换器的各自工作循环（也称作脉冲工作循环）或经流通冷却调节，以使得氢硅烷溶液或纯的液态氢硅烷或添加有气态硅烷的溶液由于声空化和超声波的能量输入和在超声波发生器和/或压电陶瓷的情况下由于在超声源/液体-界面上的热量产生而不会过加热。由此可防止溶液的成分转变为气态的聚集态。在约111°C的温度下，溶剂甲苯例如会蒸发并由此使溶液的加工变得困难。然而，典型的加工温度为低于75°C。
聚合可以用1微秒至15小时的声处理时间（同义地也称为超声波处理（Beschallen）时间）进行。超声波处理时间优选为0.05至12小时。但例如从几微秒至毫秒的超声波处理时间也就可足够。作为最短的超声波处理时间，还可使用可通过各自所用超声源/声变换器在技术上调节为尽可能小的超声波处理时间。
聚合形成的产物可借助NMR(核磁共振)、质谱和/或色谱方法监测，并因此可借助流通冷却或通过改变引入的声空化能量的工作循环来降低反应器中液体的温度，只要例如通过质谱方法测定反应产物例如戊硅烷(Si5H12)的提高的浓度。
该方法不仅可在一个反应容器中进行，还可在两个反应容器中进行。在使用两个反应容器的情况中，在第一反应容器(=聚合室)中根据步骤c)借助声空化进行聚合，并在另一反应容器(=气溶胶化室)中借助声空化和/或表面张力波形成气溶胶。该聚合的反应产物然后可从第一反应容器转移到第二反应容器中以形成气溶胶。这可例如通过两个反应容器之间的连接管路进行，或者通过从第一反应容器中取出聚合的组合物并添加到第二反应容器中进行。
在使用唯一反应容器的本发明方法的可选实施方案中，以还更有利的方式进行根据步骤c)借助声空化的聚合并随后进行借助声空化和/或表面张力波的气溶胶形成。该方法显示出相对于现有技术的显著优点，因为此时根据本发明可原位实现包含氢硅烷的组合物的聚合以及气溶胶形成。
聚合速度(每单位时间的摩尔质量(g/mol)的增加)和气溶胶形成速率(每单位时间所产生的气溶胶的体积)、聚合收率(聚合成更高级氢硅烷的单体氢硅烷的百分含量)和向基材方向的气溶胶流量(每单位时间每单位面积所产生的气溶胶的体积)可通过添加的纳米颗粒的浓度、反应物(单体氢硅烷)的残余浓度、操作模式(即连续或脉冲)、产生声空化和/或表面张力波的超声源/声变换器的振幅和频率以及经冷却设备来调节。
可添加的纳米颗粒的大小范围为< 100 nm，优选的范围为< 50 nm。纳米颗粒可例如单独制备并添加到所述组合物中。本发明的方法使得能够原位处理纳米颗粒，从而可以在可同时用作聚合室和气溶胶化室的本发明设备中发生这些纳米颗粒的分散、解附聚、功能化和嵌入。这具有显著的优点，即例如可相继原位处理不稳定的纳米颗粒分散体，将其嵌入聚合/未聚合的氢硅烷中，气溶胶化并施加于基材上。在此，所述基材不仅可位于本发明的设备内，还可位于本发明的设备外。由此避免纳米颗粒形成附聚体，这是材料技术上显著的问题。为此根据迄今的现有技术必需两个分开的步骤，这至少需要两个不同的装置(例如“球磨机”和“旋涂机”)。通过本发明，这可有利地在一个步骤中并在一个设备中进行。示例性但非限制性的是，在此可提到选自CuO、Cu2O、Cu2S、CuS、Fe2O3、FeS、FeS2、FeSi2、SnS、ZrS的纳米颗粒。
可使用具有光滑或结构化表面的基材。合适的实例为玻璃-、石英-、金属-或结晶硅基材。在此，基材还可以是弯曲或柔性的。该基材还可以具有合适的涂层，例如涂覆有ZnO并具有或不具有结构化的玻璃。
所述基材可涂覆有所产生的包含氢硅烷、纳米颗粒和/或嵌入在氢硅烷中的纳米颗粒的气溶胶。该基材可在使用纯的液态氢硅烷时用气态硅烷和/或摩尔质量为32 g/mol至1∙106 g/mol的固体氢硅烷涂覆，在使用氢硅烷溶液时，该基材可用气态硅烷和/或液态氢硅烷和/或固体氢硅烷涂覆，也可用该气态硅烷和/或稀释于溶剂中并以溶剂-氢硅烷-气溶胶微滴形式存在的液态氢硅烷和/或固体氢硅烷涂覆。在使用氢硅烷溶液时，使用例如1-30重量%的氢硅烷溶液(剩余部分为溶剂)。
通过调节基材的温度或温度梯度，可有针对性地控制在基材表面上仍待转化和/或干燥的液体薄膜中的氢硅烷浓度。通过向基材上连续流入气溶胶可产生生长的硅薄膜，其中以有利的方式使较深的硅层不与反应室中的气氛直接接触，因为其通过再生的外层被保护免受由于例如手套箱中的N2-气氛中的残余氧气的可能氧化。在手套箱中H2O和O2的浓度通常为< 1 ppm。
较高级氢硅烷层发生转化时的温度、层生长速率以及溶剂的温度和蒸发速率可通过本方法有利地精确并有针对性地调节和控制。这对于将较高级氢硅烷转变为固体、无定形薄膜的机理而言具有显著的优点。因为既可确切调节气溶胶的产生速率和组成，还可立即开始或停止气溶胶形成并将其精确指向所述基材上，本发明的聚合-和涂覆方法具有相对于现有技术的显著优点。
微滴和挥发性氢硅烷可沉积在基材上。低级氢硅烷例如丙硅烷(Si3H8)容易挥发并以气相形式施加于待涂覆的基材上。可溶且不太重的氢硅烷(摩尔质量最高为约1∙104 g/mol)作为气溶胶微滴或颗粒输送至基材。具有高摩尔质量(例如>1∙104 g/mol)且不溶于溶剂中也不溶于其它硅烷例如环戊硅烷中也不适合涂覆的氢硅烷留在反应容器中。后者可在反应容器中进一步超声波处理，直到它们任选通过解聚实现合适的摩尔质量。所产生的气溶胶具有0.1-10 μm的典型平均微滴直径(MMD)并以100 nl/min至100 ml/min的气溶胶流量导向基材。还可另外地通过使用载气例如Ar或N2调节气溶胶流量，以将该气溶胶更快或更慢地向基材的方向输送。
根据[5]的物理模型，借助超声源/声变换器产生的气溶胶的平均微滴大小与f -2/3和与S 1/3成正比，其中f为激励频率且S为溶液的表面张力。因此依赖于要施加的超声波的频率，微滴大小可通过选择溶剂或通过与溶液的表面张力匹配来确定或调节。
因此可针对各组合物建立校对曲线，由其得出在何种频率/振幅或超声波处理时间下，产生何种平均颗粒大小的气溶胶和/或何种蒸发的硅烷物类和/或较高级氢硅烷和/或存在何种聚合收率。
施加于基材上的纳米颗粒或氢硅烷的量可依赖于所需工艺参数例如纳米颗粒覆盖度、涂覆时间长度和/或聚合收率和/或最终层厚度来任意调节。
通过根据经验的预试验，借助GPC（凝胶渗透色谱）或NMR（核磁共振）可测定超声波处理时间和位于气溶胶中的聚合物的平均摩尔质量之间的相关性。因此可例如针对每种使用的组合物确定，必须设定何种超声波处理时间以产生具有所需摩尔质量的氢硅烷。
这些层的涂覆品质、形态和电子性质和元素组成可以例如借助光学显微镜法、AFM（原子力显微镜法）、REM（扫描电子显微法）、轮廓测定法、拉曼光谱法、FT-IR（傅立叶-转换-红外光谱法）、PDS（光热偏转谱法）、SIMS（二次离子质谱法）或氢泻流（Wasserstoff-Effusion）测量来控制和表征并同时用于调节涂覆参数。
所述涂覆可在不包括干燥和转化的沉积步骤中进行。该涂覆进行如此长，直至达到所需的最终层厚度。多级涂覆同样也是可行的，以例如施加具有不同组成的层。
用于涂覆基材的氢硅烷的分子大小可通过使用分子过滤器调节，该分子过滤器例如设置在反应容器和/或气溶胶化室的输出开口处。其仅允许所需大小的分子通过，这些分子随后积聚到基材上。所述颗粒大小另外可借助反应容器和/或气溶胶化室的开口处的加热元件来调节。通过开口颈部的调温或借助气溶胶在加热元件旁边的流量就可实现仍分别存在于气溶胶颗粒中的溶剂的部分蒸发，从而可调节气溶胶的颗粒大小和由此调节施加于基材上的氢硅烷和/或纳米颗粒的浓度。气溶胶颗粒的平均大小尤其取决于纳米颗粒-和(单体和聚合)氢硅烷-浓度。
所述气溶胶颗粒/气溶胶微滴可通过反应容器和/或气溶胶化室中的可封闭开口或封闭件定向引导至基材表面。在此，所述基材还可处于移动或旋转的状态。所述气溶胶束还可例如通过喷嘴或通过如在[EP 1087428 A1]中根据现有技术已知的喷墨技术有针对性地指向基材上。
代替使来自步骤c)的反应产物转变为气溶胶以及将其用于涂覆基材表面，可用根据现有技术已知的旋涂和/或浸涂和/或刮涂和/或喷墨印刷实施对基材表面的涂覆。为此，根据步骤c)的反应产物可例如直接通过旋涂或通过另一前述方法施加于基材表面上。
为了制备掺杂的硅层，可将掺杂剂通过混入根据步骤b)的组合物中或在根据步骤c)的聚合后施加于基材上。
为了改进层性质，可在涂覆基材表面后在低压和/或含氢气的气氛中进行转化。在还原性氢气气氛中后处理硅层是有利的，以使硅氢化，即使硅钝化，其中用氢气将尤其“悬挂键”(=不饱和硅化合物)饱和。在氢气气氛中的转化也可能是有利的，因为通过这种方式可减小含硅层内和外的氢气浓度梯度。这可实现在所述转化后调节该层的氢含量和/或降低该层的缺陷密度。
在所述方法的一个有利实施方案中，可在根据步骤c)的聚合过程中进行UV-辐射和/或输入热能，其有助于导致聚合反应的加速，即反应物更快转变成产物。
本发明还涉及用于使包含氢硅烷的组合物聚合和随后将该聚合物用于制备含硅层的设备，其包含至少一个反应容器和用于产生声空化的超声源和/或声变换器，所述反应容器含有包含至少一种溶于至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或至少一种在无溶剂的情况下已为液态的氢硅烷的组合物，其中该氢硅烷包含至少一种通式SinH2n+2(n≥3)的直链和/或支化的氢硅烷和/或通式SinH2n(n ≥ 3)的环状氢硅烷，和/或该反应容器含有上述氢硅烷溶液或纯的液态氢硅烷，其中至少添加单-和/或乙硅烷-和/或含硼掺杂剂和/或含磷掺杂剂和/或选自Ar、He的惰性气体和/或纳米颗粒和/或聚合引发剂和/或催化剂和/或表面张力改性剂，其中所述反应容器具有至少一个可封闭的开口并且待涂覆的基材面对开口设置，并且基材在背对涂覆面的那面上具有加热源。
用于产生声空化的超声源和/或声变换器可为磁致伸缩或压电超声源和/或液体驱动或气体驱动的声变换器。在此示例性地可提及超声波发生器和/或压电陶瓷。该超声源或声变换器可位于反应容器中或媒介物中。
超声波可经媒介物进一步导向所述组合物。在本发明设备的一个实施方案中，超声波优选借助压电陶瓷聚焦于反应容器中的焦点上。
在超声波发生器中合适的频率范围例如为20-50 kHz。在压电陶瓷中合适的频率范围例如为500 kHz - 10 MHz。
反应容器可部分或完全地位于配备有冷却剂入口和出口的冷却剂容器中。
所述容器应具有至少一个可封闭的开口，其尤其是用于气溶胶排出。小(约10mm2)开口或多个小开口(总面积约100 mm2)使得在反应容器(在这种情况中也称作气溶胶化室)中产生的气溶胶可转变为定向的气溶胶束。使用分子过滤器可调节蒸发的物类和/或悬浮于气溶胶颗粒中的物类或存在于溶液中的氢硅烷的摩尔质量。该气溶胶的平均颗粒大小取决于各溶液中的单体和聚合氢硅烷-和纳米颗粒-浓度。如果在所述设备内既进行聚合方法又进行气溶胶形成，可有利的是，在组合物聚合的第一步骤中首先封闭容器的开口，并在达到聚合物的所需平均摩尔质量后和在第二方法步骤中由组合物的反应产物形成气溶胶后，再次打开开口以使用该气溶胶涂覆基材表面。
在针对使用包含溶于溶剂中的氢硅烷和/或纳米颗粒的组合物的情况的一个有利实施方案中，反应容器和/或气溶胶化室的开口颈部可配备有加热元件例如加热螺旋管以及电源。通过开口颈部的调温或借助气溶胶在加热元件旁边流通就可实现仍分别存在于气溶胶颗粒中的溶剂的部分蒸发，从而可调节气溶胶的微滴大小和由此调节施加于基材上的氢硅烷和/或纳米颗粒的浓度。
反应容器除了可封闭的开口外还可具有至少一个另外的导入-/导出管，尤其是第二个导入-/导出管。使用该另外的导入-/导出管可例如向反应容器添加气态硅烷、掺杂剂(固体、液态或气态)或稀有气体。针对该应用，优选应如此安装导入-/导出管，以使得管的进入口被安装在也存在组合物的高度上，由此使各添加剂可直接导入组合物中。
所述另外的导入/-导出管可有利地用于将所述组合物输送到反应容器中或从反应容器中输出和/或将组合物在其之间传递或传递至其它装置和设备例如GPC-仪器、分子过滤器或气溶胶化室。
在另一有利的实施方案中，本发明的设备的特征在于其除了第一反应容器外，其中该第一反应器含有组合物，该组合物包含至少一种溶于至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或至少一种在无溶剂的情况下已为液态的氢硅烷，其中该氢硅烷包含至少一种通式SinH2n+2(n≥3)的直链和/或支化的氢硅烷和/或通式SinH2n(n ≥ 3)的环状氢硅烷，或该第一反应器含有上述组合物之一，其中添加单-和/或乙硅烷-和/或含硼掺杂剂和/或含磷掺杂剂和/或选自Ar、He的惰性气体和/或纳米颗粒和/或聚合引发剂和/或催化剂和/或表面张力改性剂，且该第一反应器具有用于产生声空化的超声源或声变换器；还具有第二反应容器，该第二反应容器具有用于产生声空化和/或表面张力波的超声源或声变换器，以及具有至少一个开口，并且其中待涂覆的基材面对该开口设置，并且所述基材在背对涂覆面的那面上具有加热源，其中第二反应容器具有用于输入和输出液体的至少一个另外的开口和/或经由至少一个管路与第一反应容器相连。
第一反应容器可具有超声波发生器作为用于产生声空化的超声源，并且第二反应容器(=气溶胶化室)可具有压电陶瓷作为用于产生声空化和/或表面张力波的超声源。
具体描述部分
下文借助实施例和附图更详细地说明本发明的主题，并不由此限制本发明的主题。
实施例
实施例1 - 借助压电陶瓷使组合物聚合
向反应容器(1)中添加体积为1ml并包含在环辛烷中的7.7重量%环戊硅烷的组合物，并且在约 60°C 的工艺温度下用约2兆赫兹 (MHz) 的超声波频率进行超声波处理约220分钟，并且借助声空化使其聚合，直至溶液显示轻微浑浊。为此使用压电陶瓷和根据图1的设备。对于聚合而言，封闭该设备的开口(6)。根据本发明制备的聚合物的平均摩尔质量MW经凝胶渗透色谱法(GPC)测得且为例如1416 g/mol。
实施例2 - 借助超声波发生器使组合物聚合
向反应容器(1)中添加体积为0.8ml并包含在环辛烷中的5.6重量%环戊硅烷的组合物，并且在低于65°C的工艺温度下用约25千赫(kHz)的超声波频率进行超声波处理约50分钟，并且借助声空化使其聚合，直至显示轻微浑浊。为此使用超声波发生器和根据图2的设备。对于聚合而言，封闭该设备的开口(6)。根据本发明制备的聚合物的平均摩尔质量MW经凝胶渗透色谱法(GPC)测得且为例如1430 g/mol。
实施例3 - 借助旋涂用聚合物涂覆基材
来自实施例1的包含较高级氢硅烷的反应产物随后经导入-/导出管(3)从所述设备中取出，并且借助根据现有技术已知的旋涂以2000转/分钟(rpm)的旋转速度施加于玻璃基材上45秒。在约 350°C下的加热板上转化后，该层具有25 nm的厚度。在图3中示出该硅层的拉曼光谱，其中可见该层由于在约 480 cm-1 的波数下的横光学（TO）拉曼散射峰具有完全无定形的特征。
来自实施例2的反应产物同样借助旋涂在2000 rpm下施加于玻璃基材上50秒，并随后在约350°C下转化。所得无定形层的厚度为38 nm。
实施例4 - 借助纳米颗粒-气溶胶微滴用纳米颗粒涂覆基材
将包含直径为约40 nm的Fe2O3纳米颗粒的组合物分散于有机/无机溶剂混合物中，将其加入反应容器(1)中并随后借助声空化和/或表面张力波转变为纳米颗粒-气溶胶微滴，并施加于结构化基材表面上。为此使用压电陶瓷和根据图1的设备。用纳米颗粒-气溶胶微滴涂覆基材表面在室温(约23°C)下并在约3秒的涂覆时间内进行。由压电陶瓷触发的声空化和形成表面张力波导致产生纳米颗粒-气溶胶微滴，其通过反应容器(1)的开口(6)转移并积聚在面对开口(6)设置的基材(8)上。如从图4可知，在气溶胶微滴中所含的纳米颗粒均匀/均质地分散于用蚀刻坑(Ätzkrater)结构化的整个基材表面上。
通过以下实施例，可说明本发明的借助声空化使氢硅烷，尤其是低级硅烷聚合的方法：
实施例5 –用包含丙硅烷并不经本发明聚合方法的组合物涂覆基材
从体积为0.6ml并包含在环辛烷中的11重量％丙硅烷的组合物中取出约20µl，并且借助根据现有技术已知的旋涂以2000转/分钟(rpm)的旋转速度施加于玻璃基材上20秒。在450°C下的加热板上加热该玻璃基材5分钟后，没有观察到任何层形成。
实施例6 –用包含丙硅烷并不经本发明聚合方法和经热处理的组合物涂覆基材
将体积为0.6ml并包含在环辛烷中的11重量％丙硅烷的组合物在敞口玻璃容器中在加热板上加热625分钟，以使该组合物达到70至75°C的温度。在此，定期添加新鲜的丙硅烷，以弥补蒸发损失。该组合物在这一处理后保持透明。从该组合物中取出约20 µl并且借助根据现有技术已知的旋涂以2000转/分钟(rpm)的旋转速度施加于玻璃基材上20秒。在450°C下的加热板上加热如此处理的玻璃基材5分钟后，没有观察到任何层形成。
实施例7 –用包含丙硅烷并借助声空化处理的组合物涂覆基材
将体积为1ml并包含在环辛烷中的18重量％丙硅烷的组合物在敞口玻璃容器中用超声波发生器处理145分钟。在此，该组合物的温度稳定保持在约70°C。在此，用超声波发生器进行超声波处理70分钟后的组合物显示浅棕色并且在约130分钟后显示深灰色。从组合物中取出约20µl并且借助根据现有技术已知的旋涂以2000转/分钟(rpm)的旋转速度施加于玻璃基材上20秒。在450°C下的加热板上加热如此处理的玻璃基材5分钟后，在表面上可观察到形成浅棕色的固体硅残留物。
实施例8 –用包含丙硅烷并借助UV-辐射处理的组合物涂覆基材
将体积为0.6ml并包含在环辛烷中的11重量％丙硅烷的组合物用波长为365nm的UV-光辐射700分钟。该组合物在该辐射后保持透明。从如此处理的组合物中取出20µl，并且借助根据现有技术已知的旋涂以2000转/分钟(rpm)的旋转速度施加于玻璃基材上20秒。在450°C下的加热板上加热该玻璃基材5分钟后，没有发现任何层形成。
实施例9 –用包含丙硅烷并借助声空化和UV-辐射处理的组合物涂覆基材
向来自实施例7并如在实施例7中所述那样借助声空化处理的组合物中取出0.2ml并与50µl的新鲜丙硅烷混合。现用波长为365nm的UV-光辐射该组合物300分钟。观察到组合物变为柠檬黄色。从如此处理的组合物中取出20µl，并且借助根据现有技术已知的旋涂以2000转/分钟(rpm)的旋转速度施加于玻璃基材上20秒。在450°C下的加热板上加热该玻璃基材5分钟后，发现形成约20 nm厚的浅橙色硅层。
图1示出本发明的设备，其可适合用于实施本发明的方法，尤其是用于聚合和用于形成气溶胶。
图2示出一个可选的本发明的设备，其同样可适合用于实施本发明的方法，尤其是用于聚合和用于形成气溶胶。
根据图1的用于实施本发明方法的设备包含具有组合物(2)的反应容器(1)，该组合物包含至少一种溶于至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或至少一种在无溶剂的情况下已为液态的氢硅烷，其中该氢硅烷包含至少一种通式SinH2n+2(n≥3)的直链和/或支化的氢硅烷和/或通式SinH2n(n ≥ 3)的环状氢硅烷；和/或含有上述氢硅烷溶液或纯的已为液态的氢硅烷，其中至少添加单-和/或乙硅烷-和/或含硼掺杂剂和/或含磷掺杂剂和/或选自Ar、He的惰性气体和/或纳米颗粒和/或聚合引发剂和/或催化剂和/或表面张力改性剂。所述设备还包含用于产生声空化和/或表面张力波的超声源或声变换器(4)。反应容器(1)(部分或完全)位于配备有冷却剂入口(12)和出口(13)的冷却剂容器(5)中。在该设备的本实施方案中，使用压电陶瓷作为超声源(4)，其不直接，而是经媒介物（在这种情况下例如为冷却剂容器(5)中的冷却介质）与所述组合物接触并将超声波(14)转移到被冷却剂包围的反应容器(1)上。反应容器(1)具有可封闭的开口(6)，其尤其用于气溶胶(7)。为了涂覆基材表面，可将根据本发明在第一方法步骤中聚合的组合物从反应容器(1)经开口(3，6，16)之一取出并且例如用于随后的旋涂，或将其留在反应容器(1)中并根据本发明在随后的方法步骤中转变为气溶胶微滴/气溶胶。待涂覆的基材(8)可面对开口(6)设置。基材(8)在背对涂覆面的那面上具有加热源(9)。针对使用溶于至少一种溶剂中的氢硅烷的情况，在该设备的一个有利实施方案中，可将反应容器(1)的开口颈部配备有加热螺旋管(10)和电源(11)，以调节气溶胶(7)的颗粒大小，在该气溶胶中通过热量输入可使溶剂蒸发。超声波(14)可聚焦于反应容器(1)中的焦点(15)上。组合物(2)的反应物和产物可借助导入/-导出管(16)输送到反应容器(1)中或从其中输出。此外还可通过该导入-/导出管(16)例如添加气态硅烷、掺杂剂或其它气体。反应容器(1)除了第一导入-/导出管(16)外还可具有第二导入-/导出管(3)。
在超声源同样经媒介物对组合物(2)起作用的所述设备的一个可选实施方案中，还可使用超声波发生器。在此，反应容器(1)可位于配备有冷却剂并可具有冷却剂入口(12)以及冷却剂出口(13)的冷却剂容器(5)内。反应容器(1)可此外制造为管状，具有用于容纳更大组合物体积的扩径（Aufweitung），并具有两个任选可封闭的开口。这些开口从冷却剂容器(5)突出，以便本发明方法的反应物和产物可以通过这些开口从冷却剂容器(5)的外侧输入或输出。如此设置所述超声波发生器，以使其伸入冷却剂中和由此仅与冷却剂/媒介物直接接触。将超声波(14)转移至反应容器(1)中的组合物(2)以使该组合物聚合，这因此也间接经冷却介质进行，该冷却介质因此也实现媒介物的功能。超声波发生器(4)可例如经O-环密封而留在冷却剂容器(5)中。为了涂覆基材表面，可将根据本发明聚合的组合物从反应容器(1)中经所述开口之一取出并例如用于随后的旋涂，或使其留在反应容器(1)中并根据本发明在随后的方法步骤中转变成气溶胶颗粒。待涂覆的基材可为此可选地设置在这些开口之一或两者之前，以使所形成的气溶胶颗粒可积聚在该表面上。基材(8)在此可如上文所述那样在背对涂覆面的那面上具有加热源(9)。针对使用溶于至少一种溶剂中的氢硅烷的情况，在该设备的一个有利实施方案中，可将反应容器(1)的开口之一或两者配备有加热螺旋管(10)和电源(11)，以调节气溶胶(7)的颗粒大小，在该气溶胶中通过热量输入可使溶剂蒸发。
图2示出另一本发明的设备，其同样适用于实施本发明的方法。根据图2的设备同样包含具有组合物(2)的反应容器(1)，该组合物包含至少一种氢硅烷溶液，该氢硅烷溶液包含溶于至少一种溶剂中的至少一种通式SinH2n+2(n≥3)的直链和/或支化的氢硅烷和/或通式SinH2n(n ≥ 3)的环状氢硅烷；或包含纯的液态硅烷溶液，该溶液包含一种或多种在不存在溶剂下就已为液态的液态氢硅烷，或任选至少添加有单-和/或乙硅烷-和/或含硼掺杂剂和/或含磷掺杂剂和/或选自He、Ar的惰性气体和/或纳米颗粒和/或聚合引发剂和/或催化剂和/或表面张力改性剂的溶液。所述设备具有用于产生声空化和/或表面张力波的超声源(4)。在此所示的实施例中，使用超声波发生器。反应容器(1)(部分或完全)位于配备有冷却剂入口(12)和出口(13)的冷却剂容器(5)中。反应容器(1)具有尤其用于气溶胶(7)的开口(6)。待涂覆的基材(8)面对开口(6)设置。基材(8)在背对涂覆面的那面上具有加热源(9)。针对使用溶于至少一种溶剂中的氢硅烷的情况，将反应容器(1)的开口颈部配备有加热螺旋管(10)和电源(11)，以调节气溶胶(7)的颗粒大小。组合物(2)可借助导入/-导出管(16)输送到反应容器(1)中或从其中输出。反应容器(1)除了第一导入-/导出管(16)外还可具有第二导入-/导出管(3)。在图2中，用于产生声空化和/或表面张力波的超声源(4)为超声波发生器，其如此设置以使其伸入具有组合物(2)的反应容器(1)中和由此与组合物(2)直接接触。超声源(4)可例如经O-环(17)密封而留在反应容器(1)中。
图3示出根据实施例2转化后的含硅层的拉曼光谱。横轴X给出用[cm-1]表示的波数，纵轴Y给出用无量纲单位表示的拉曼强度I拉曼。在约480 cm-1下的TO拉曼散射峰表明无定形硅。
图4示出在气溶胶化室中借助用Fe2O3纳米颗粒（白色圆点）的气溶胶涂覆所覆盖的结构化p型CVD硅层的REM（扫描电子显微镜）照片。较深的圆形区域对应于蚀刻坑的凹槽。
图5示出根据实施例9的基于施加在硅片上的丙硅烷前体的层的傅里叶转换红外光谱(FTIR)。横轴X给出用[cm-1]表示的波数。纵轴Y给出用相对单位表示的FTIR信号强度IFTIR。波数2000-2080 cm-1的众数对于a-Si:H中的Si-H或Si-H2伸缩振动而言是特征性的。
图6示出包含在环辛烷中的10重量％环戊硅烷(CPS)并借助超声波处理聚合的组合物的分子质量(MW)的增长。横轴X给出用分钟(min)表示的超声波处理时间。纵轴Y给出用克/摩尔(g/mol)表示的分子质量MW。MW通过凝胶渗透色谱法(GPC)借助PS-标准品测定。
图7示出GPC-色谱图，其中(A) = 超声波处理188分钟的CPS-溶液，(B) = 在约70°C下热处理625分钟的CPS-溶液，且(C) = 未处理的CPS-溶液。横轴X给出洗脱时间。纵轴Y给出折光率检测器的标准化(nomiert)强度IRI。该色谱图中右侧的尖峰由未转变的CPS产生。与曲线(B)和(C)相反，在曲线(A)，即根据本发明处理的CPS-溶液中可在CPS-峰的左侧测得提高的氢硅烷浓度。该观察表明MW增大根据本发明基于非光解、非热的效应和氢硅烷借助超声波处理的聚合。
在本申请中引用的文献：
[1] Iyer, G.等人, Solution-Based Synthesis of Crystalline Silicon from Liquid Silane through Laser and Chemical Annealing, ACS Appl. Mater.Interfaces 4, 2680-2685 (2012)
[2] Shimoda, T.等人, Solution-Processed silicon films and transistors, Nature 440, 783-786 (2006)
[3] Masuda, T.等人, Fabrication of solution-processed hydrogenated amorphous silicon single-junction solar cells, Appl. Phys. Lett. 100, 253908(2012)
[4] Suslick, K.S., Price, G.J., Applications of Ultrasound to Material Chemistry, Annu. Rev. Mater. Sci. 29, 295-326 (1999)
[5] Lang, R.J., Ultrasonic Atomization of Liquids, J. Acous. Soc. Am.34, 1 (1962)
[WO 2011/061106 A2]
[DE 10 2010 041 842 A1]
[WO 2012/084261 A1]
[WO 2011/104147 A1]
[EP 1087428 A1]。
Claims (22)
1.使包含氢硅烷的组合物聚合并随后将所述聚合物用于制备含硅层的方法，其包括以下步骤：
a) 提供基材；
b) 提供包含至少一种溶于至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或包含至少一种在不存在溶剂的情况下就已为液态的氢硅烷的组合物，其中所述氢硅烷包含至少一种通式SinH2n+2的直链和/或支化的氢硅烷和/或通式SinH2n的环状氢硅烷，其中两个通式中的n ≥3；
c) 借助声空化使步骤b)的组合物聚合；
d) 用来自步骤c)的反应产物涂覆所述基材的表面。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，来自步骤b)的组合物包含至少一种摩尔质量为90至305g/mol的低级氢硅烷。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述低级氢硅烷选自丙硅烷、丁硅烷、戊硅烷、己硅烷、庚硅烷、环戊硅烷或环己硅烷。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述低级氢硅烷为新戊硅烷。
5.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于，向所述至少一种溶于至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或所述至少一种在不存在溶剂的情况下就已为液态的氢硅烷中至少添加单硅烷和/或乙硅烷掺杂剂和/或含硼掺杂剂和/或含磷掺杂剂和/或选自Ar、He的惰性气体和/或纳米颗粒和/或聚合引发剂和/或催化剂和/或表面张力改性剂。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，将来自步骤c)的反应产物借助声空化和/或表面张力波转变为气溶胶，并且使其与所述基材的表面接触以根据步骤d)涂覆。
7.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于，借助磁致伸缩超声源或压电超声源和/或液体驱动的声变换器或气体驱动的声变换器产生所述声空化。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，使所述超声源和/或声变换器与来自步骤b)和/或c)的组合物直接接触或经媒介物与来自步骤b)和/或c)的组合物接触以根据步骤c)聚合和/或以将来自步骤c)的反应产物转变为气溶胶。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述聚合和/或气溶胶形成在-70°C至155°C的温度下进行。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，所述聚合和/或气溶胶形成在-55°C至150°C的温度下进行。
11.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于，用1微秒至15小时的超声波处理时间进行所述聚合。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，用0.05至12小时的超声波处理时间进行所述聚合。
13.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于，所述方法在两个反应容器中进行，其中在一个反应容器中根据步骤c)借助声空化进行聚合，并在另一反应容器中借助声空化和/或表面张力波形成气溶胶。
14.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于，所述方法在设备中进行，其中在反应容器中既根据步骤c)借助声空化进行聚合也借助声空化和/或表面张力波形成气溶胶。
15.根据权利要求6的方法，其特征在于，聚合的速度、聚合的收率、气溶胶的形成速率和气溶胶向基材方向的流量通过添加的纳米颗粒的浓度、反应物的残余浓度、操作模式、产生声空化和/或表面张力波的超声源/声变换器的振幅和频率以及通过冷却设备来调节。
16.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于，所述基材在使用在不存在溶剂的情况下就已为液态的氢硅烷时用气态硅烷和/或摩尔质量为32 g/mol至1∙106 g/mol的液态或固体氢硅烷进行涂覆，在使用溶于至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷时，所述基材既用气态硅烷和/或液态或固体氢硅烷也用气态硅烷和/或以溶剂-氢硅烷-气溶胶微滴形式存在的氢硅烷进行涂覆。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于，所述气溶胶微滴通过反应容器中可封闭的开口定向地导向基材表面。
18.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于，借助旋涂和/或浸涂和/或刮涂和/或喷墨印刷使来自步骤c)的反应产物根据步骤d)与基材表面接触。
19.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于，在所述涂覆后，在含氢气和/或低压气氛中进行转化。
20.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于，在根据步骤c)的聚合过程中，进行UV-辐射和/或输入热能。
21.含硅层，其通过根据权利要求1至20中任一项的方法制备。
22.根据权利要求21的含硅层用于制备包含或不包含嵌入其中的纳米颗粒的半导体或绝缘薄层的用途。
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| DE102015225289A1 (de) | 2015-12-15 | 2017-06-22 | Evonik Degussa Gmbh | Dotierte Zusammensetzungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
| KR102097646B1 (ko) * | 2016-03-11 | 2020-04-06 | 가부시키가이샤 리코 | 비상 정지 압력 센서, 안전 장치 및 안전 시스템 |
| US20170372919A1 (en) * | 2016-06-25 | 2017-12-28 | Applied Materials, Inc. | Flowable Amorphous Silicon Films For Gapfill Applications |
| KR102271768B1 (ko) | 2017-04-07 | 2021-06-30 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 반응성 어닐링을 사용하는 갭충전 |
| DE102017010263A1 (de) * | 2017-11-07 | 2019-05-09 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur Herstellung von hydrogenierten amorphen siliziumhaltigen Komposit-Kolloiden und zur Verkapselung von Substanzen mit hydrogenierten amorphen siliziumhaltigen Komposit-Schichten, sowie hydrogenierte amorphe siliziumhaltige Komposit-Kolloide und mit siliziumhaltigen Komposit-Schichten verkapselte Substanzen und deren Verwendung |
| WO2019217985A1 (en) * | 2018-05-14 | 2019-11-21 | The University Of Melbourne | A method of generating radicals by ultrasound |
| US11401166B2 (en) | 2018-10-11 | 2022-08-02 | L'Air Liaquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Process for producing isomer enriched higher silanes |
| US11097953B2 (en) | 2018-10-11 | 2021-08-24 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Process for producing liquid polysilanes and isomer enriched higher silanes |
| US11230474B2 (en) | 2018-10-11 | 2022-01-25 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Process for producing isomer enriched higher silanes |
| US10752507B2 (en) | 2018-10-11 | 2020-08-25 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Process for producing liquid polysilanes and isomer enriched higher silanes |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1297576A (zh) * | 1999-03-30 | 2001-05-30 | 精工爱普生株式会社 | 硅膜的形成方法和喷墨用油墨组合物 |
| CN102597318A (zh) * | 2009-11-18 | 2012-07-18 | 赢创德固赛有限公司 | 用于产生硅层的方法 |
| CN102762639A (zh) * | 2010-02-26 | 2012-10-31 | 赢创德固赛有限公司 | 用于低聚氢化硅烷的方法、可以凭借该方法制得的低聚物及其用途 |
| CN103118977A (zh) * | 2010-10-01 | 2013-05-22 | 赢创德固赛有限公司 | 制备高级氢化硅烷化合物的方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3211255B2 (ja) * | 1990-07-10 | 2001-09-25 | 三井化学株式会社 | シラン誘導体、ポリシラン化合物、その製造方法および用途 |
| JP2003313299A (ja) * | 2002-04-22 | 2003-11-06 | Seiko Epson Corp | 高次シラン組成物及び該組成物を用いたシリコン膜の形成方法 |
| JP2004165474A (ja) * | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光電変換素子及びその製造方法 |
| EP1599298A4 (en) * | 2003-02-20 | 2007-05-02 | Lam Res Corp | METHOD AND DEVICE FOR MEGASCULAR CLEANING OF PATTERNED SUBSTRATES |
| DE102005027757A1 (de) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V. | Verfahren zur Herstellung von Polymeren |
| KR20090029494A (ko) * | 2007-09-18 | 2009-03-23 | 엘지전자 주식회사 | 비정질 실리콘 및 나노 결정질 실리콘의 복합 박막을이용한 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR20130069611A (ko) * | 2010-04-06 | 2013-06-26 | 엔디에스유 리서치 파운데이션 | 액체 실란계 조성물 및 실리콘계 물질의 제조 방법 |
| DE102010055564A1 (de) | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Johann-Wolfgang-Goethe Universität Frankfurt am Main | Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Silizium auf einem Substrat |
| DE102013010099B4 (de) * | 2013-06-18 | 2015-07-09 | Evonik Industries Ag | Verfahren zur Herstellung strukturierter Beschichtungen, mit dem Verfahren hergestellte strukturierte Beschichtungen und ihre Verwendung |
-
2013
- 2013-12-11 DE DE102013020518.2A patent/DE102013020518A1/de not_active Ceased
-
2014
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1297576A (zh) * | 1999-03-30 | 2001-05-30 | 精工爱普生株式会社 | 硅膜的形成方法和喷墨用油墨组合物 |
| CN102597318A (zh) * | 2009-11-18 | 2012-07-18 | 赢创德固赛有限公司 | 用于产生硅层的方法 |
| CN102762639A (zh) * | 2010-02-26 | 2012-10-31 | 赢创德固赛有限公司 | 用于低聚氢化硅烷的方法、可以凭借该方法制得的低聚物及其用途 |
| CN103118977A (zh) * | 2010-10-01 | 2013-05-22 | 赢创德固赛有限公司 | 制备高级氢化硅烷化合物的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "声化学技术在聚合物领域中的研究进展";张凯 等;《化工技术与开发》;20060730;第35卷(第7期);7-10 |
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