JP2011241397A - 第6a族/第3a族インク、並びにその製造方法および使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】a)セレン/第3a族錯体と(b)液体キャリアとを含む、セレン/第3a族インクであって;前記セレン/第3a族錯体は、セレンを含むセレン成分;RZ−Z’R’およびR2−SHから選択される式を有する有機カルコゲナイド成分(ZおよびZ’はそれぞれ独立して硫黄、セレンおよびテルルから選択され;R,R’,R2はH、C1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択される);並びに多座配位子と錯体形成したアルミニウム、インジウム、ガリウムおよびタリウムから選択される少なくとも1種の第3a族物質を含む第3a族錯体:の組み合わせを当初成分として含み;セレン/第3a族錯体が液体キャリア中に安定に分散されている。
【選択図】なし
Description
前記セレン/第3a族錯体は、
セレンを含むセレン成分;
RZ−Z’R’およびR2−SHから選択される式を有する有機カルコゲナイド成分(式中、ZおよびZ’はそれぞれ独立して硫黄、セレンおよびテルルから選択され;RはH、C1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択され;R’およびR2はC1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択される);並びに
多座配位子と錯体形成したアルミニウム、インジウム、ガリウムおよびタリウムから選択される少なくとも1種の第3a族物質を含む第3a族錯体:
の組み合わせを当初成分として含み;
セレン/第3a族錯体が液体キャリア中に安定に分散されている;
セレン/第3a族インクを提供する。
本発明は、基体を提供する工程;セレンを含むセレン成分を提供し;RZ−Z’R’およびR2−SHから選択される式を有する有機カルコゲナイド成分(式中、ZおよびZ’はそれぞれ独立して硫黄、セレンおよびテルルから選択され;RはH、C1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択され;R’およびR2はC1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択される)を提供し;液体キャリアを提供し;セレン成分、有機カルコゲナイド成分および液体キャリアを一緒にし;この組み合わせ物を攪拌しつつ加熱して化合したセレン/有機カルコゲナイド成分を生じさせ;多座配位子と錯体形成したアルミニウム、インジウム、ガリウムおよびタリウムから選択される少なくとも1種の第3a族物質を含む第3a族錯体を提供し;並びに、化合したセレン/有機カルコゲナイド成分と第3a族錯体とを一緒にしてセレン/第3a族インクを形成する:ことを含んで、セレン/第3a族インクが安定な分散物である、セレン/第3a族インクを形成する工程;セレン/第3a族インクを基体上に堆積させる工程;堆積したセレン/第3a族インクを加熱して液体キャリアを除いてMaSeh物質を残す工程、ここで、基体上に堆積したMaSeh物質におけるM:Seのモル比は6:1〜1:6である;並びに、場合によっては堆積したMaSeh物質をアニールする工程:を含む、基体上にMaSeh物質を堆積させる方法も提供する。
表1に示される第3a族錯体および液体キャリアが表1に示される量で空気中で秤量された。次いで、第3a族錯体および液体キャリアは攪拌棒を備えたガラス容器内で一緒にされ、ホットプレート上に配置された。次いで、ガラスバイアルは密封され、内容物を30分間70℃のホットプレート設定温度で攪拌した。次いで、ホットプレート設定温度を50℃に下げ、3時間攪拌を続けた。ホットプレートのスイッチを切って、攪拌を停止した。観察結果は表1に提供される。いくつかの例においては、白色沈殿が形成した。白色沈殿が形成した例においては、セレン/第3a族インクの製造に使用するために、上澄み(液体キャリア中の第3a族錯体)がガラスバイアルからデカントして取り出された。
表2に示された物質およびその量を用いて、液体キャリア中で第3a族錯体と添加剤との組み合わせ物が製造された。具体的には、示された第3a族錯体は空気中で、攪拌棒を備えたガラスバイアル中に、表2に示された量で秤量された。次いで、固体状態の示された添加剤(例えば、p−トルエンチオール)がガラスバイアルに表2に示された量で添加され、次いで、示された液体キャリアが示された量で添加され、次いで、示された量の液体状態の示された添加剤の添加が行われた。次いで、ガラスバイアルは密封され、窒素ガス下で不活性化された。次いで、ガラスバイアルは攪拌しつつ1時間、23℃のホットプレート設定温度のホットプレート上に配置された。次いで、このホットプレート設定温度は70℃に上げられ、バイアルは攪拌しつつ1時間ホットプレート上に置いておかれた。次いで、ホットプレートの電源を停止させた。観察結果は表2に提供される。いくつかの例においては、白色沈殿が形成した。白色沈殿が形成した例においては、セレン/第3a族インクの製造に使用するために、上澄み生成物(液体キャリア中の第3a族錯体+添加剤)がガラスバイアルからデカントして取り出された。
D RTで18〜36時間の貯蔵後にわずかに曇った溶液、非常に少量の白色沈殿。
E RTで18〜36時間の貯蔵後に透明溶液、非常に少量の白色沈殿。
F RTで18〜36時間の貯蔵後に透明溶液、沈殿なし。
G RTで18〜36時間の貯蔵後に曇った溶液、沈殿なし。
表3に示された物質およびその量を用いて、液体キャリア中で第3a族錯体と添加剤との組み合わせ物が製造された。具体的には、示された第3a族錯体は空気中で、攪拌棒を備えたガラスバイアル中に、表3に示された量で秤量された。次いで、固体状態の示された添加剤(例えば、p−トルエンチオール)がガラスバイアルに表3に示された量で添加され、次いで、示された液体キャリアが示された量で添加され、次いで、示された量の液体状態の示された添加剤の添加が行われた。次いで、ガラスバイアルは密封され、窒素ガス下で不活性化された。次いで、ガラスバイアルは攪拌しつつ1時間、23℃のホットプレート設定温度のホットプレート上に配置された。次いで、このホットプレート設定温度は70℃に上げられ、バイアルは攪拌しつつ1時間ホットプレート上に置いておかれた。次いで、ホットプレートの電源を停止させた。観察結果は表3に提供される。いくつかの例においては、白色沈殿が形成した。白色沈殿が形成した例においては、上澄み生成物(液体キャリア中の第3a族錯体+添加剤)がガラスバイアルからデカントして取り出された。
D RTで18〜36時間の貯蔵後にわずかに曇った溶液、非常に少量の白色沈殿。
E RTで18〜36時間の貯蔵後に透明溶液、非常に少量の白色沈殿。
F RTで18〜36時間の貯蔵後に透明溶液、沈殿なし。
G RTで18〜36時間の貯蔵後に曇った溶液、沈殿なし。
H RTで18〜36時間の貯蔵後に多量の白色沈殿。
磁気攪拌棒を備えた250mLの3つ口フラスコに、4.80グラムのセレンおよび112.49グラムのエチレンジアミンが添加された。フラスコに還流凝縮器およびセプタを備え付けた。このフラスコは窒素下で不活性化された。次いで、2.94mLのジ−tertブチルスルフィドをこのフラスコに添加した。フラスコの内容物を約120℃で6.5時間還流し、次いで室温に冷却して、化合したセレン/有機カルコゲナイド成分の生成物を提供した。
セレン/第3a族インクはグローブボックス内で製造された。各実施例において、2mLのバイアルに、示された重量の実施例57の化合したセレン/有機カルコゲナイド成分、および表4に示された液体キャリア中の第3a族錯体(G3aCinLC)を表4に示された量で入れた。次いで、バイアルの内容物をボルテックスで5秒間混合した。2mLバイアルの内容物の混合後に観察が行われ、表4に示される。
攪拌棒を備えた40mLのバイアルに、0.80グラムのセレンおよび18.9グラムの1,3−ジアミノプロパンが添加された。このバイアルに還流凝縮器およびセプタを備え付けた。このバイアルは窒素下で不活性化された。次いで、326μLのジ−tertブチルスルフィドをこのバイアルに添加した。バイアルの内容物を約140℃で3.75時間還流し、次いで室温に冷却して、化合したセレン/有機カルコゲナイド成分の生成物を提供した。
セレン/第3a族インクはグローブボックス内で製造された。各実施例において、2mLのバイアルに、表5に示された化合したセレン/有機カルコゲナイド成分5滴、および表5に示された液体キャリア中の第3a族錯体(G3aCinLC)を表5に示された量で入れた。次いで、バイアルの内容物をボルテックスで5秒間混合した。2mLバイアルの内容物の混合後に観察が行われ、表5に示される。
K 混合当初に沈殿なく、RTで5分間の貯蔵後に沈殿形成した。
L 混合当初に沈殿なく、RTで5分間の貯蔵後に沈殿なく、RTで2時間の貯蔵後に沈殿なく、RTで2時間の貯蔵後に容器の底に薄膜が付着した。
M 混合当初に沈殿なく、RTで16時間の貯蔵後に沈殿形成した。
実施例103〜109の膜は窒素雰囲気下でグローブボックス内で製造された。実施例103〜109における膜の製造に使用された基体はモリブデンコーティングしたガラスの5×5mm片であった。それぞれの例において、基体は80℃に設定されたホットプレート上で加熱された。それぞれの例において、表6に示されるセレン/第3a族インクの1滴が基体上に置かれた。セレン/第3a族インクを基体上に滴下した後、約15分の上昇時間にわたってホットプレート設定温度を400℃に上げた。次いで、このホットプレート設定温度を5分間400℃に保持し、その後スイッチを切った。次いで、基体をホットプレートの表面上で室温まで冷却した。次いで、生成物膜が表6に示されるようにx−線回折(2−シータスキャン)(XRD)およびエネルギー分散型x−線分析(EDS)の少なくとも1つによって分析された。x−線回折(2−シータスキャン)によって分析されるこれらの膜は、ニッケルフィルター銅Kα放射の50kV/200mAでのリガクD/MAX2500を用いて分析された。サンプルは0.03度のステップで0.75度/分で5〜90度の2θでスキャンされた。回折ジオメトリが使用され、サンプルは20RPMで回転させられた。実施例103についてのXRDスキャンアウトプットは2つの相の存在を示し、その一方は立方体InaSeh相についての文献報告に適合していることができた。(マリックら、Atmospheric pressure synthesis of In2Se3,Cu2Se, and CuInSe2 without external selenization from solution precursors(溶液前駆体からの外部セレン化なしでのIn2Se3,Cu2SeおよびCuInSe2の大気圧合成),J.MATER.RES.第24巻、1375〜1387ページ(2009)を参照。)実施例104および105についてのXRDスキャン出力は立方体InaSeh相のみの存在を示した。EDSサンプルは導電性炭素テープ上に取り付けられ、日立3400VP−SEMにおいて様々な圧力モードでコーティングされずに試験された。EDSスペクトルは15KeVで30mm2SD検出器を用いて集められた。実施例107〜109についてのXRDスキャン出力は特定されていないGaaSeh相を示し、このGaaSeh相は立方体InaSeh相に類似すると考えられる。EDSデータは堆積した膜における第3a族物質とセレンとの間の重量%比を提供する。EDSデータは最適化されていない膜における5〜15重量%の炭素含量、および下地モリブデン基体からのシグナルも示した。
Claims (10)
- (a)セレン/第3a族錯体と(b)液体キャリアとを含む、セレン/第3a族インクであって;
前記セレン/第3a族錯体は、
セレンを含むセレン成分;
RZ−Z’R’およびR2−SHから選択される式を有する有機カルコゲナイド成分(式中、ZおよびZ’はそれぞれ独立して硫黄、セレンおよびテルルから選択され;RはH、C1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択され;R’およびR2はC1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択される);並びに
多座配位子と錯体形成したアルミニウム、インジウム、ガリウムおよびタリウムから選択される少なくとも1種の第3a族物質を含む第3a族錯体:
の組み合わせを当初成分として含み;
セレン/第3a族錯体が液体キャリア中に安定に分散されている;
セレン/第3a族インク。 - ZおよびZ’が両方とも硫黄であって、かつRおよびR’がそれぞれ独立してフェニル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基およびtert−ブチル基から選択される、請求項1に記載のインク。
- 第3a族錯体がインジウム錯体である請求項1に記載のインク。
- 第3a族錯体がガリウム錯体である請求項1に記載のインク。
- 液体キャリアが窒素含有溶媒であり、当該窒素含有溶媒が(a)分子あたり2つの窒素原子を有し、(i)それら窒素原子がアミン溶媒の分子式において少なくとも3つの炭素原子で隔てられているか、または(ii)それら窒素原子が両方ともアミン溶媒の分子式における不飽和環構造の構成要素であるアミン溶媒;並びに(b)アミン溶媒の分子あたり3つ以上の窒素原子を有するアミン溶媒から選択される、請求項1に記載のインク。
- 第3a族錯体が添加剤をさらに含み、当該添加剤がp−トルエンチオール、シクロヘキシルメルカプタン、2−メルカプトプロピオン酸、ギ酸、トリフルオロ酢酸、酢酸、プロピオン酸およびこれらの混合物から選択される、請求項3に記載のインク。
- 第3a族錯体が添加剤をさらに含み、当該添加剤がp−トルエンチオール、シクロヘキシルメルカプタン、2−エチル酪酸、2−メルカプトプロピオン酸、ギ酸、トリフルオロ酢酸、酢酸、プロピオン酸およびこれらの混合物から選択される、請求項4に記載のインク。
- セレン成分および有機カルコゲナイド成分が一緒にされて、化合したセレン/有機カルコゲナイド成分を形成し;化合したセレン/有機カルコゲナイド成分が式RZ−Set−Z’R’(式中、2≦t≦20)を有する化合物を含む、請求項1に記載のインク。
- セレンを含むセレン成分を提供し;
RZ−Z’R’およびR2−SHから選択される式を有する有機カルコゲナイド成分(式中、ZおよびZ’はそれぞれ独立して硫黄、セレンおよびテルルから選択され;RはH、C1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択され;R’およびR2はC1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択される)を提供し;
液体キャリアを提供し;
セレン成分、有機カルコゲナイド成分および液体キャリアを一緒にし;この組み合わせ物を攪拌しつつ加熱して化合したセレン/有機カルコゲナイド成分を生じさせ;
多座配位子と錯体形成したアルミニウム、インジウム、ガリウムおよびタリウムから選択される少なくとも1種の第3a族物質を含む第3a族錯体を提供し;並びに、
化合したセレン/有機カルコゲナイド成分と第3a族錯体とを一緒にしてセレン/第3a族インクを形成する:
ことを含み、セレン/第3a族インクが安定な分散物である、
請求項1に記載のセレン/第3a族インクを製造する方法。 - 基体を提供する工程;
セレンを含むセレン成分を提供し;RZ−Z’R’およびR2−SHから選択される式を有する有機カルコゲナイド成分(式中、ZおよびZ’はそれぞれ独立して硫黄、セレンおよびテルルから選択され;RはH、C1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択され;R’およびR2はC1−20アルキル基、C6−20アリール基、C1−20ヒドロキシアルキル基、アリールエーテル基およびアルキルエーテル基から選択される)を提供し;液体キャリアを提供し;セレン成分、有機カルコゲナイド成分および液体キャリアを一緒にし;この組み合わせ物を攪拌しつつ加熱して化合したセレン/有機カルコゲナイド成分を生じさせ;多座配位子と錯体形成したアルミニウム、インジウム、ガリウムおよびタリウムから選択される少なくとも1種の第3a族物質を含む第3a族錯体を提供し;並びに、化合したセレン/有機カルコゲナイド成分と第3a族錯体とを一緒にしてセレン/第3a族インクを形成する:ことを含んで、セレン/第3a族インクが安定な分散物である、セレン/第3a族インクを形成する工程;
セレン/第3a族インクを基体上に堆積させる工程;
堆積したセレン/第3a族インクを加熱して液体キャリアを除いてMaSeh物質を残す工程、ここで、基体上に堆積したMaSeh物質におけるM:Seのモル比は6:1〜1:6である;並びに、
場合によっては堆積したMaSeh物質をアニールする工程:
を含む、基体上にMaSeh物質を堆積させる方法。
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