JP2017524070A - 薄い無機膜の生成方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、基板上に薄い無機膜を生成するための方法、特に原子層堆積法の分野に関する。詳細には、本発明は、一般式(I)の化合物を気体状態又はエアロゾル状態にすること、
【化1】
Figure 2017524070

及び、固体基板上に気体状態又はエアロゾル状態から一般式(I)の化合物を堆積させることを含む方法に関する。式中、
及びRは、互いに独立して、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、
、R、R及びRは、互いに独立して、水素、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、
nは1〜3の整数であり、
MはNi又はCoであり、
XはMを配位する配位子であり、
mは0〜4の整数である。

Description

本発明は、基板上に薄い無機膜を生成するための方法、特に原子層堆積方法の分野に属する。
例えば、半導体産業では、小型化が進行しており、基板上に薄い無機膜を設ける必要性が増しており、一方では、かかる膜の品質に対する要件が厳しくなってきている。薄い無機膜は、障壁層、誘電体、又は微細構造物分離といった様々な目的を果たすものである。薄い無機膜を生成するための方法としては、いくつかの方法が知られている。その1つは、気体状態の膜形成化合物を基板上へ堆積する方法である。金属又は半金属原子を緩和な温度で気体状態にするためには、例えば、当該金属又は半金属を適切な配位子(リガンド)と錯体化することによって、揮発性前駆体を用意することが必要である。この配位子は、錯体化した金属又は半金属を基板に堆積させた後に除去する必要がある。
US2009/0004385A1は、堆積プロセスに用いるためのN−複素環カルベン銅前駆体を開示している。
T.Schaub et al.は、Organometallics(有機金属化合物)volume 25(第25巻)(2006年)4196〜4206頁に、N−複素環カルベンニッケル錯体の製造について開示している。
US2009/0004385A1
T.Schaub et al.,Organometallics volume 25(2006)pp.4196−4206
本発明の目的は、経済的に実現可能な条件下で固体基板上に高品質かつ再現性のある無機膜を生成する方法を提供することである。この方法は、金属を含む前駆体が固体基板と接触する前に、当該前駆体ができる限り分解することのない状態で実施することができるものであることが望まれている。それと同時に、前駆体が固体基板上に堆積した後には容易に分解することができる方法を提供することが望まれている。また、前駆体の特性を特定のニーズに適合させるために、容易に変性することができるが、なお依然として安定的に存在することができる金属前駆体を活用する方法を提供することを目的とする。
これらの目的は、一般式(I)の化合物を気体状態又はエアロゾル状態にすること、
Figure 2017524070
及び、
気体状態又はエアロゾル状態から一般式(I)の化合物を固体基板上に堆積させることを含む方法により達成することができる。
(式中、
及びRは、互いに独立して、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、
、R、R及びRは、互いに独立して、水素、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、
nは1〜3の整数であり、
MはNi又はCoであり、
XはMを配位する配位子であり、
mは0〜4の整数である)。
本発明は、更に、固体基板上に膜を形成する方法に、一般式(I)の化合物を使用する使用方法に関する。
(式中、
及びRは、互いに独立して、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、
、R、R及びRは、互いに独立して、水素、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、
nは1〜3の整数であり、
MはNi又はCoであり、
XはMを配位する配位子であり、
mは0〜4の整数である)。
実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。 実施例の化合物に関する示差熱分析及び熱重量測定を示す。矢印は、どの曲線がどのスケール(scale)に対応するかを示す。
本発明の好ましい実施形態は、明細書及び特許請求の範囲において見出すことができる。様々な実施形態の組合せが、本発明の範囲内に含まれる。
本発明に係る方法では、一般式(I)の化合物を気体状態又はエアロゾル状態にする。配位子Lは、通常、両方の窒素原子に結合している炭素原子を介して、金属Mに結合している。一般に、この炭素原子は、2つの窒素原子及び金属原子に加えて、更なる置換基をもたない。そのため、このような化合物はしばしばカルベン化合物と呼ばれる。配位子Lは、5員環に二重結合を有することができ、この場合Lと呼び、又は、5員環に二重結合を有していなくてもよく、この場合Lと呼ぶ。Lの方が好ましい。
及びRは、互いに独立して、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、好ましくはアルキル基である。R及びRは、互いに同一又は異なってもよい。
、R、R及びRは、互いに独立して、水素、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基である。Lの場合、基R及びRは一般式(I)から明らかなように存在しない。好ましくは、配位子LのすべてのR、R、R、R、R及びRは、一緒になって最大12個の炭素原子、より好ましくは最大8個の炭素原子を含む。より好ましくは、R、R、R及びRは水素であり、この場合、LがLであれば、R及びRが水素であり、LがLであれば、R、R、R及びRは水素であることを意味する。また、より好ましくは、R及びRはメチルである。
アルキル基は、直鎖であっても分枝鎖であってもよい。直鎖アルキル基の具体例は、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシルである。分枝鎖アルキル基の具体例は、イソ−プロピル、イソ−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、2−メチル−ペンチル、2−エチル−ヘキシル、シクロプロピル、シクロヘキシル、インダニル、ノルボルニルである。好ましくは、アルキル基は、C〜Cアルキル基、より好ましくはC〜Cアルキル基、特に好ましくはC〜Cアルキル基、例えばメチル又はtert−ブチルである。
アリール基には、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル基などの芳香族炭化水素基、及びピリル、フラニル、チエニル、ピリジニル、キノイル、ベンゾフリル、ベンゾチオフェニル、チエノチエニルなどのヘテロ芳香族基が含まれる。ビフェニル、チエノフェニル又はフラニルチエニルのように、これらの基のいくつか又はこれらの基の組合せも可能である。アリール基は、例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物のようなハロゲンによって;シアニド、シアネート、チオシアネートのような擬ハロゲンによって;アルコールによって;アルキル鎖又はアルコキシ鎖によって、置換されてもよい。芳香族炭化水素が好ましく、フェニルがより好ましい。
トリアルキルシリル基は、アルキル基として同じ又は異なるものを持つことができる。好ましくは、トリアルキルシリル基は、C〜Cアルキル基、より好ましくはC〜Cアルキル基を有する。同じアルキル基を有するトリアルキルシリル基の具体例は、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリ−n−プロピルシリル、トリ−イソプロピルシリル、トリシクロヘキシルシリルである。異なるアルキル基を有するトリアルキルシリル基の具体例は、ジメチル−tert−ブチルシリル、ジメチルシクロヘキシルシリル、メチル−ジ−イソプロピルシリルである。
一般式(I)の化合物の分子量は、最大1000g/molまで、より好ましくは最大800g/molまで、特に最大600g/molまでであることが好ましい。
本発明に係る一般式(I)の化合物は、1〜3個の配位子Lを含むことができ、すなわちnは1〜3の整数である。好ましくは、nは1〜2であり、より好ましくは、nは2である。1個を超える配位子Lが一般式(I)の化合物中に存在する場合、それら配位子は全て同じであっても互いに異なっていてもよい。一般式(I)の化合物中にL配位子とL配位子の両方が存在することも更に可能である。一般式(I)の化合物中の配位子Lは全て同じであることが好ましい。一般式(I)のMはNi又はCoであり、好ましくはNiである。
本発明によれば、一般式(I)の化合物中の配位子Xは、Mを配位する任意の配位子であることができる。Xが電荷を有する場合、mは、通常、一般式(I)の化合物が中性に荷電するように選択する。かかる配位子が2個以上、一般式(I)の化合物に存在する場合、すなわちm>1の場合、それら配位子は互いに同じであっても異なっていてもよい。m>2の場合、2つの配位子Xは同じであり、残りのXはこれら配位子とは異なることも可能である。Xは、金属又は半金属Mの任意の配位子球体(ligand sphere)内にあることができ、例えば、内部配位子球(inner ligand sphere)、若しくは外部配位子球(outer ligand sphere)内にあることができ、又はMにゆるくしか結合していなくてもよい。好ましいのは、XはMの内部配位子球内にあることである。全ての配位子XがMの内部配位子球内にある場合には、一般式(I)の化合物の揮発性の程度は、当該化合物を分解することなく気体状態又はエアロゾル状態にすることができる程度に高いと思われる。
本発明に係る一般式(I)の化合物中の配位子Xとしては、フッ化物、塩化物、臭化物又はヨウ化物のようなハロゲンのアニオン、及びシアン化物、イソシアニド、シアナート、イソシアナート、チオシアナート、イソチオシアナート又はアジドのような擬ハロゲンのアニオンがある。さらに、Xは、配位窒素原子が、ジアルキルアミン、ピペリジン、モルホリン、ヘキサメチルジシラザン;アミノイミド中のような脂肪族、又はピロール、インドール、ピリジン又はピラジン中のような芳香族のいずれかである、任意のアミン配位子であることができる。そのアミン配位子の窒素原子は、多くの場合、Mに配位結合させる前に脱プロトン化する。さらに、Xは、ホルムアミド又はアセトアミドなどのアミド配位子;アセトアミジンのようなアミジナート配位子;又はグアニジンのようなグアニジナート配位子であることができる。また、Xは、酸素原子が金属又は半金属に配位している配位子であってもよい。具体例には、アルカノレート、テトラヒドロフラン、アセチルアセトネート、アセチルアセトン、又は1,1,1,5,5,5−ペンタフルオロアセチルアセトンがある。Xの他の適切な具体例には、窒素原子と酸素原子との両方を含み、両者ともMと配位しているものがあり、ジメチルアミノ−イソ−プロパノールが含まれる。また、リン原子を介してMに配位する配位子もXに適している。例えば、トリメチルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン、又はトリフェニルホスフィン又はトリトリルホスフィンなどの芳香族ホスフィンが挙げられる。
さらに適切な配位子Xは、メチル、エチル、又はブチルアニオンのようなアルキルアニオンである。他の可能な配位子Xは水素化物である。また、Xは、Mとπ結合で配位する不飽和炭化水素であってもよい。その不飽和炭化水素には、エチレン、プロピレン、イソブチレン、シクロヘキセン、シクロオクテン、シクロオクタジエン、スチレンのようなオレフィン;及びエチン、プロピン、2−ブチンのようなアルキンが含まれる。また、Xは、アニオンとアリル又は2−メチル−アリルのような不飽和結合との両方を介して配位することができる不飽和アニオン性炭化水素であってもよい。また、シクロペンタジエンアニオン及び置換シクロペンタジエンアニオンもXに適している。Xについての別の適切な具体例には、一酸化炭素CO又は酸化窒素NOがある。1つのXがNOであり、他のXがCOである場合が、特に好ましい。また、Mに配位する原子を複数含む分子を使用することも可能である。具体例には、ビピリジン、o−ターピリジン、エチレンジアミン、エチレンジ(ビスフェニルホスフィン)がある。
Xとしては、気化温度の低い小さな配位子が好ましい。特に好ましい配位子Xは、一酸化炭素、シアン化物、臭化物、メチル、エチレン、シクロオクテン又は2−ブチンである。プロトン化の際、例えば表面結合プロトンにより揮発性中性化合物に容易に変換することができる小さなアニオン性配位子が、Xとして好ましい。具体例には、メチル、エチル、プロピル、ジメチルアミド、ジエチルアミド、アリル、2−メチル−アリルが含まれる。
一般式(I)の化合物のいくつかの好ましい具体例を以下の表に示す。
Figure 2017524070

Figure 2017524070
Dippは2,6−ジイソプロピルフェニル、COEはシクロオクテン、TMSはトリメチルシリル、TIPSはトリイソプロピルシリル、cpはシクロペンタジエニル、PMeはトリメチルホスフィンを表す。
本発明に係る方法に使用する一般式(I)の化合物は、最良の結果を達成するために高純度で使用する。高純度とは、使用する物質が、一般式(I)の化合物を少なくとも90質量%、好ましくは一般式(I)の化合物を少なくとも95質量%、より好ましくは一般式(I)の化合物を少なくとも98質量%、特に、一般式(I)の化合物を少なくとも99質量%含むことを意味する。純度は、DIN 51721(Prufung fester Brennstoffe−Bestimmung des Gehaltes an Kohlenstoff und Wasserstoff−Verfahren nach Radmacher−Hoverath、2001年8月)に準拠した元素分析によって測定することができる。
本発明に係る方法は、一般式(I)の化合物を気体状態又はエアロゾル状態にさせるものである。これは、一般式(I)の化合物を高温に加熱することにより達成することができる。いずれの場合でも、一般式(I)の化合物の分解温度より低い温度を選択しなければならない。その加熱温度は、好ましくは、室温よりわずかに高い温度から300℃、より好ましくは30℃〜250℃、さらにより好ましくは40℃〜200℃、特には50℃〜150℃の範囲である。
一般式(I)の化合物をガス状態又はエアロゾル状態にさせる別の方法としては、例えばUS2009/0226612A1に記載されているような直接液体注入法(DLI)がある。この方法において、一般式(I)の化合物を、典型的には溶媒に溶解させ、キャリアガス又は真空中で噴霧させる。一般式(I)の化合物の蒸気圧、温度及び圧力に依存して、一般式(I)の化合物は、気体状態又はエアロゾル状態にされる。溶媒として様々なものを使用することができるが、一般式(I)の化合物がその溶媒中で少なくとも1g/l、好ましくは少なくとも10g/l、より好ましくは少なくとも100g/lなどのような十分な溶解度を示すことが条件である。これらの溶媒の具体例としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエトキシエタン、ピリジンなどの配位溶媒、又はヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン又はキシレンなどの非配位溶媒がある。また、溶媒混合物も適切である。一般式(I)の化合物を含むエアロゾルは、非常に微細な液滴又は固体粒子を含む。好ましくは、その液滴又は固体粒子の重量平均直径は500nm以下であり、より好ましくは100nm以下である。液滴又は固体粒子の重量平均直径は、ISO22412:2008に記載されているような動的光散乱によって測定することができる。また、一般式(I)の化合物の一部が気体状態にあり、残りの部分がエアロゾル状態にあることがある。それは、例えば一般式(I)の化合物の蒸気圧が限られているためであり、このためエアロゾル状態の一般式(I)の化合物が部分的に蒸発することもある。
一般式(I)の化合物を減圧下で気体状態又はエアロゾル状態にすることが好ましい。このようにして、本プロセスは、通常、低い加熱温度で行うことができ、これにより、一般式(I)の化合物の分解量を減少させることができる。一般式(I)の化合物をガス状又はエアロゾル状態で固体基板に向けて押しやるため加圧状態を使用することも可能である。この目的のためにキャリアガスとして窒素又はアルゴンのような不活性ガスが、しばしば使用される。その圧力は10バール〜10−7ミリバールであることが好ましく、より好ましくは1バール〜10−3ミリバールであり、特には1〜0.01ミリバール、例えば0.1ミリバールである。
本発明に係る方法には、一般式(I)の化合物を、ガス状又はエアロゾル状態から固体基板上に堆積させる。固体基板は、任意の固体材料であることができる。これら基板には、例えば、金属、半金属、酸化物、窒化物、及びポリマーが含まれる。また、その基板は種々の材料からなる混合物であることも可能である。金属の具体例としては、アルミニム、鋼、亜鉛及び銅がある。半金属の具体例には、シリコン、ゲルマニウム、及びヒ化ガリウムがある。酸化物の具体例には、二酸化ケイ素、二酸化チタン、及び酸化亜鉛がある。窒化物の具体例には、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、及び窒化ガリウムがある。ポリマーの具体例には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレン−ジカルボン酸(PEN)、及びポリアミドがある。
固体基板は、任意の形状であることができる。固体基板には、様々な大きさのシート状プレート、フィルム類、繊維状物体、粒子類などに加え、溝(trenches)又は他のくぼみを有する基板が含まれる。固体基板は、任意のサイズを有することができる。固体基板が粒子形状を有する場合、その粒子のサイズは、100nm未満から数センチメートルまで、好ましくは1μm〜1mmの範囲であることができる。一般式(I)の化合物を堆積させている間に粒子又は繊維が互いに固着するのを避けるために、粒子又は繊維を動かし続けることが好ましい。それは、例えば、攪拌することによって、ドラムを回転させることによって、又は流動床技術によって達成することができる。
基板が一般式(I)の化合物と接触すると、堆積が起こる。一般に、堆積プロセスは、2つの異なる方法で行うことができる:基板を一般式(I)の化合物の分解温度より高いか又は低い温度に加熱する。基板を一般式(I)の化合物の分解温度を超えて加熱する場合、一般式(I)の化合物は、多くのガス状態又はエアロゾル状態の一般式(I)の化合物が固体基板の表面に到達する限り、固体基板の表面上で連続的に分解する。このプロセスは、通常、化学蒸着(CVD)と呼ばれる。通常、均質な組成をもつ無機層、例えば、金属又は半金属の酸化物又は窒化物の層が、金属又は半金属Mから有機材料が脱離するにつれて、固体基板上に形成する。固体基板の加熱は、典型的には、300〜1000℃の範囲の温度、好ましくは350〜600℃の範囲の温度まで行う。
代わりに、基板は、一般式(I)の化合物の分解温度より低い。典型的には、固体基板は、一般式(I)の化合物が気体状態又はエアロゾル状態にされる場所(箇所)の温度に等しいか又はそれより低い温度、例えば、しばしば室温又はそれよりわずかに高い温度にある。基板の温度は、一般式(I)の化合物が気体又はエアロゾル状態にされる場所より少なくとも30℃低い温度であることが好ましい。また、好ましいのは、基板の温度が室温〜400℃の場合であり、より好ましくは100〜300℃、例えば150〜220℃である。
固体基板上への一般式(I)の化合物の堆積は、物理吸着法又は化学吸着法のいずれかである。一般式(I)の化合物は固体基板上に化学吸着するのが好ましい。一般式(I)の化合物が固体基板と化学吸着するかどうかは、判定対象の基板表面を有する水晶を備えた水晶微量天秤を気体状態又はエアロゾル状態の一般式(I)の化合物に曝すことによって、判定することができる。質量の増加は、水晶の固有振動数によって表示される。当該水晶を入れたチャンバを排気する際、その質量を初期質量まで減少すべきではない。化学吸着が行われた場合には、残留した一般式(I)の化合物の単分子層が残る。一般式(I)の化合物が固体基板へ化学吸着するほとんどの場合、MについてのX線光電子分光法(XPS)シグナル(ISO13424EN−表面化学分析−X線光電子分光法−薄膜分析の結果報告;2013年10月)は、基板に対する結合が形成することに起因して変化する。
本発明に係る方法における基板の温度を、一般式(I)の化合物の分解温度よりも低く保つと、典型的には、単分子層が固体基板上に堆積する。一旦一般式(I)の分子が固体基板上に堆積されると、その上にさらなる堆積が通常起こりにくくなる。したがって、固体基板上へ一般式(I)の化合物を堆積させることは、好ましくは、自己限定プロセス工程であることを示す。自己限定堆積プロセス工程による典型的な層の厚さは、0.01〜1nm、好ましくは0.02〜0.5nm、より好ましくは0.03〜0.4nm、特に0.05〜0.2nmである。層の厚さは、典型的には、PAS1022DE(Referenzverfahren zur Bestimmung von optischen und dielektrischen Materialeigenschaften sowie der Schichtdicke dunner Schichten mittels Ellipsometrie;2004年2月)に記載されているような偏光解析法によって測定する。
今述べた層厚よりも厚い層を構築することがしばしば望ましい。本発明に係る方法においてこれを達成するためには、全てのL及びXを除去することにより堆積した一般式(I)の化合物を分解した後、更に一般式(I)の化合物を堆積させることが好ましい。この手順は、好ましくは少なくとも2回、より好ましくは少なくとも10回、特には少なくとも50回行う。本発明に関連して、全てのL及びXを除去するということは、堆積した一般式(I)の化合物中のL及びXの総質量の少なくとも95質量%を除去すること、好ましくは少なくとも98質量%、特には少なくとも99質量%を除去することを意味する。上記分解は様々な方法で行うことができる。固体基板の温度を分解温度より高くすることができる。
さらに、堆積した一般式(I)の化合物を酸素プラズマ又は水素プラズマのようなプラズマに;酸素、酸素ラジカル、オゾン、亜酸化窒素(NO)、一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)又は過酸化水素のような酸化剤に;水素、アルコール、ヒドロアジン又はヒドロキシルアミンのような還元剤に;又は水のような溶媒に;暴露することが可能である。金属酸化物又は半金属酸化物の層を得るためには、酸化剤、プラズマ又は水を使用することが好ましい。水、酸素プラズマ又はオゾンに曝すことが好適である。水に曝すことが特に好ましい。元素状の金属又は半金属の層が望ましい場合には、還元剤を使用することが好ましい。好ましい具体例としては、水素、水素ラジカル、水素プラズマ、アンモニア、アンモニアラジカル、アンモニアプラズマ、ヒドラジン、N、N−ジメチルヒドラジン、シラン、ジシラン、トリシラン、シクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、ジメチルシラン、ジエチルシラン又はトリシリルアミンがある。より好ましいのは水素、水素ラジカル、水素プラズマ、アンモニア、アンモニアラジカル、アンモニアプラズマ、ヒドラジン、N、N−ジメチルヒドラジン、シランであり、特には水素が好ましい。還元剤は、堆積した一般式(I)の化合物の分解を直接引き起こすことができるし、あるいは、堆積した一般式(I)の化合物の分解後に、例えば水などの異なる剤を用いて適用することができる。金属窒化物の層については、アンモニア又はヒドラジンを使用することが好ましい。配位子Lのピロール単位に2つのイミノメチル基が共役(conjugation)する結果、配位子Lの芳香族部分に平面性があることから、分子が小さい場合、容易に金属又は半金属Mに接近すると考えられる。典型的には、分解時間が短く純度が高い生成膜が観察される。
自己限定プロセス工程及びそれに続く自己限定反応を含む堆積プロセスは、原子層堆積(ALD)と呼ばれることが多い。その他同等の表現には、分子層堆積(MLD)又は原子層エピタキシ(ALE)がある。よって、本発明に係る方法は、ALDプロセスであるというのが好ましい。ALDプロセスは、George(Chemical Reviews 110(2010)、111−131)に詳細に記載されている。
本発明に係る方法の特別な利点は、一般式(I)の化合物は非常に汎用性が高く、プロセスパラメータを広い範囲で変化させることができることである。したがって、本発明に係るプロセスは、CVDプロセス及びALDプロセスの両方を含む。
ALDプロセスとして実施する本発明に係る方法の手順(sequence)の数に応じて、様々な厚さの膜を生成することができる。好ましくは、固体基板上に一般式(I)の化合物を堆積させ、堆積した一般式(I)の化合物を分解する連続した手順を、少なくとも2回実施する。この連続した手順は、何回でも、例えば10〜500回、例えば50回又は100回繰り返すことができる。ない、この連続した手順は1000回以上繰り返さないのが普通である。理想的には、膜の厚さは、実施する手順の回数に比例する。しかしながら、実際には、最初の30〜50回の手順では、この比例性に従わず逸脱する場合が幾分か観察される。固体基板の表面構造の不規則性が、こうした比例性から逸脱する場合の原因と考えられる。
本発明に係る方法の1つの手順には、ミリ秒〜数分、好ましくは0.1秒〜1分、特には1〜10秒を要する可能性がある。一般式(I)の化合物の分解温度より低い温度の固体基板を一般式(I)の化合物に曝す時間が長いほど、より一層規則的な、欠陥の少ない膜が形成される。
本発明に係る方法は膜(フィルム)を生成するものである。膜は、堆積した一般式(I)の化合物のわずか1つの単分子層から、又は一般式(I)の化合物を連続して堆積し分解した数層から、又は異なる数層からなるものであってその膜中の少なくとも1層が一般式(I)の化合物を用いて生成したものからなることができる。膜には穴のような欠陥が入ることがある。しかし、これらの欠陥は、一般に、膜に覆われる表面積の半分未満しか構成しない。また、膜は無機膜であることが好ましい。無機膜を生成するためには、上述のように全ての有機配位子(リガンド)L及びXを膜から除去しなければならない。また、膜は元素状金属の膜であることがより好ましい。また、膜は、上記のような成膜プロセスに応じて、0.1nm〜1μmを超える厚さを有することができる。膜の厚さは0.5〜50nmであることが好ましい。膜は非常に均一な膜厚を有することが好ましい。このことは、すなわち、基板上の場所が異なることによる膜厚の変動が極めて少なく、通常10%未満、好ましくは5%未満の変動であることを意味する。さらに、好ましくは、基板の表面に対してよく順応する膜であることが好ましい。膜厚及び均一性を測定するのに適した方法は、XPS又は偏光解析法である。
本発明に係る方法によって得られる膜は、電子素子に使用することができる。電子素子は、様々なサイズの、例えば100nm〜100μmの構造的特徴を具備していてもよい。電子素子に使う膜を形成するプロセスは、非常に微細な構造に特によく適合している。したがって、1μm未満のサイズを有する電子素子が好適である。電子素子の具体例としては、電界効果トランジスタ(FET)、太陽電池、発光ダイオード、センサ、又はキャパシタがある。発光ダイオード又は光センサなどの光学デバイスでは、本発明に係る膜は、光を反射する層の反射率を増加させる働きをする。センサの一具体例は酸素センサであり、このセンサでは、膜が(例えば金属酸化物膜が製造される場合)酸素伝導体として機能することができる。金属酸化物半導体(MOS−FET)から作製した電界効果トランジスタでは、膜は誘電体層又は拡散障壁として作用することができる。また、元素状ニッケル−シリコンを固体基板上に堆積させた膜から半導体層を作製することも可能である。
好適な電子素子はトランジスタである。好ましくは、膜はトランジスタ内の接点として作用する。トランジスタをケイ素から作製する場合は、ニッケル又はコバルトを堆積させ、加熱して、幾分かのケイ素をニッケル中に拡散させて、例えばNiSi又はCoSiを形成することが可能である。
一般的な手順
示差熱分析及び熱重量測定(DTA/TG)においては、試料をアルミナ坩堝に入れて、装置内に置き、窒素とアルゴンの混合物を20mL/分で試料上に通す。温度は10℃/分の速度で25℃から950℃に上昇させる。
示差走査熱量測定(DSC)に際しては、試料をアルミナ坩堝に入れて装置内に入れ、そこで20mlの窒素を1分間に試料上へ通過させる。温度は25℃から400℃まで10℃/分の速度で上昇させる。
実施例1
Figure 2017524070
化合物C1を、合成し、T.Schaub et al.、Chemistry−A European Journal、第11巻(2005年)5024〜5030頁に従って、その特性決定を行った。
C1の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図1に示す。DTAは、発熱ピークを93℃で示し、2つの吸熱ピークを、それぞれ、131℃及び198℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の80.8%を失っていた。
実施例2
Figure 2017524070
化合物C2を、合成し、T.Schaub et al.、Organometallics、第25巻(2006年)、4196〜4206頁に従って、その特性決定を行った。
C2の示差熱分析及び熱重量分析を図2に示す。DTAは2つの吸熱ピークを、それぞれ、154℃及び254℃で示す。熱重量分析から導かれるように、試料が600℃でその質量の81.8%を失っていた。
実施例3
Figure 2017524070
化合物C3を、合成し、P.Fischer et al.、Zeitschrift fuer Allgemeine und Anorganische Chemie、第638巻(2012年)、1491〜1496頁に従って、特性決定を行った。
C3の示差熱分析及び熱重量分析を図3に示す。DTAは4つの吸熱ピークを、それぞれ、298℃、312℃、355℃及び420℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は300℃でその質量の21.1%、420℃で31.5%を失っていた。
実施例4
Figure 2017524070
化合物C4を、合成し、T.Schaub et al.、Organometallics、第25巻(2006年)、4196〜4206頁に従って、その特性決定を行った。
C4の示差熱分析及び熱重量分析を図4に示す。DTAは吸熱ピークを80℃で示す。熱重量分析の分析結果から導かれるように、この試料は380℃でその質量の62.4%を失い、800℃で75.3%を失っていた。
実施例5
Figure 2017524070
滴下漏斗に、[Ni(CO)]1.00g(5.86mmol、0.76mL)を秤量し、10mLのヘキサンと混合した。この混合物を、ヘキサン20mL中1.00g(2.57mmol)のDippImの懸濁液に滴下した。3時間撹拌した後、黄色がかった透明溶液の全ての揮発物を除去し、固体をフリット上に置き、5mLのヘキサンで2回洗浄し、真空中で乾燥させて950mg(74%)のC5を無色の固体として得た。
H NMR(200MHz,25℃,C):δ=1.04(d,12H,HH=6.9Hz,CH),1.35(d,12H,JHH=6.8Hz,CH),2.77(sept,4H,HH=6.9Hz,CH),6.62(s,2H,NCHCHN),7.13(s,1H,アリール−H),7.24-7.31(m,2H,アリール−H)。
13C NMR(50.3MHz,25℃,C):δ=22.8(s,Pr−CH),25.5(s,Pr−CH),28.8(s,Pr−CH),123.4(s,NCCN),124.3(s,アリール−C),130.2(s,アリール−C),137.8(s,アリール−C),146.0(s,アリール−C),197.3(CO),197.9(NCN)。
C5の示差熱分析及び熱重量分析を図5に示す。DTAは168℃で吸熱ピークを示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は330℃でその質量の47.0%、600℃で86.0%を失っていた。
実施例6
Figure 2017524070
[Ni(CO)]3.82g(22.4mmol、2.90mL)のヘキサン溶液(20mL)にBuIm 2.00g(11.1mmol)のヘキサン溶液(20mL)を滴下した。3時間撹拌した後、揮発性物質を取り除き、生じた赤色固体を−78℃の冷ペンタン中に懸濁させ、濾過し、真空中で乾燥させて、2.80g(86%)のC6を得た。
H NMR(200MHz,25℃,C):δ=1.41(s,18H,Bu−CH),6.56(s,2H,NCHCHN)。
13C NMR(50.3MHz,25℃,C):δ=29.9(s,Bu−CH),56.8(s,Bu−C),116.9(s,NCCN),189.4(CO),197.8(NCN)。
C6の示差熱分析及び熱重量分析を図6に示す。DTAは2つの吸熱ピークを、それぞれ、89℃及び223℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は500℃でその質量の79.0%を失っていた。
実施例7
Figure 2017524070
化合物C7を、合成し、T.Schaub et al.、Organometallics、第25巻(2006年)、4196〜4206頁に従って、その特性決定を行った。
C7の示差熱分析及び熱重量分析を図7に示す。DTAは90℃で吸熱ピークを示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は300℃でその質量の65.7%、420℃で73.4%を失っていた。
実施例8
Figure 2017524070
化合物C8を、合成し、P.Fischer et al.、Zeitschrift fuer Allgemeine und Anorganische Chemie、第638巻(2012年)、1491〜1496頁に従って、特性決定を行った。
C8の示差熱分析及び熱重量分析を図8に示す。DTAは発熱ピークを85℃で示し、2つの吸熱ピークを、それぞれ、175℃及び218℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は800℃でその質量の86.1%を失っていた。
実施例9
Figure 2017524070
化合物C9を、合成し、P.Fischer et al.、Dalton Transactions,(2007年)、1993〜2002頁に従って、特性決定を行った。
C9の示差熱分析及び熱重量分析を図9に示す。DTAは2つの発熱ピークをそれぞれ、278℃及び335℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の69%を失っていた。
実施例10
Figure 2017524070
化合物C10を、合成し、P.Fischer et al.、Zeitschrift fuer Allgemeine und Anorganische Chemie、第638巻(2012年)、1491〜1496頁に従って、特性決定を行った。
C10の示差熱分析及び熱重量分析を図10に示す。DTAは発熱ピークを90℃で示し、吸熱ピークを182℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の82.3%を失っていた。
実施例11
Figure 2017524070
10mLのTHF中[Ni(COD)]200mg(0.72mmol)の懸濁液に、82.0μL(0.72mmol、74.6mg)のスチレンを添加した。5分間攪拌した後、218μL(1.43μL、218mg)のPrImを加え、混合物を1時間撹拌した。全ての揮発性物質を減圧下で除去し、残渣をヘキサン(10mL)に溶解し、−80℃まで16時間冷却し、濾過し、真空内で乾燥させる。C11を橙色粉末として得る(250mg、75%)。
H NMR(500MHz.C,25℃):δ=0.94(d,6H,HH=6.8 Hz,Pr−CH),1.07(d,6H,HH=6.8Hz,Pr−CH),1.11(d,6H,HH=6.8Hz,Pr−CH),1.23(d,6H,HH=6.8Hz,Pr−CH),2.12(d,2H,HH=9.9Hz,CHCH)3.75(t,1H,HH=9.9Hz,CHCH),5.32(sept,HH=6.8Hz,Pr−CH),5.52(sept,HH=6.8Hz,Pr−CH),6.36(s,2H,NCHCHN),6.48(s,2H,NCHCHN),6.88(m,1H,アリール−CH),7.14−7.28(m,4H,アリール−CH)。
13C NMR(128MHz,C,25℃):δ=22.8(Pr−CH),23.1(Pr−CH),23.4(Pr−CH),23.7(Pr−CH),24.6(CHCH),45.7(CHCH),51.0(Pr−CH),51.2(Pr−CH),114.7(NCCN),114.8(NCCN),118.6(アリール−CH),123.6(アリール−CH),128.2(アリール−CH)153.3(アリール−C),200.8(NCN),202.9(NCN)。
C11の示差熱分析及び熱重量分析を図11に示す。DTAは発熱ピークを68℃で示し、吸熱ピークを214℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の77.8%を失っていた。
実施例12
Figure 2017524070
化合物C12を、合成し、T.Schaub et al.、Organometallics、第25巻(2006年)、4196〜4206頁に従って、その特性決定を行った。
C12の示差熱分析及び熱重量分析を図12に示す。DTAは2つの発熱ピークを、それぞれ、86℃及び192℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の81%を失っていた。
実施例13
Figure 2017524070
500mg(991μmol)[Ni(MeIm)]と116μL(1.49mmol、80.4mg)の2−ブチンと15mLのTHFとの冷却混合物(0℃)に430mg(3.18mmol)のKCを加えた。一晩撹拌し、周囲温度に温めた後、反応混合物をセライトパッドで濾過し、2回洗浄し(20mLのTHF)、濾液を真空中で乾燥させた。残留物をトルエン20mLに溶解し、濾過し、母液の全ての揮発性物質を真空除去した。褐色の固体を20mLのヘキサンに懸濁させ、16時間−80℃まで冷却し、濾過して、C13を200mg(66%)得た。
H NMR(500MHz.C,25℃):δ=2.70(s,6H,アルキン−CH),3.45(s,12H,CH),6.24(s,4 H,NCHCHN)。
13C NMR(128MHz,C,25℃):δ=13.9(アルキン−CH),36.7(CH),119.1(NCCN),121.8(アルキン−CC),207.0(NCN)。
C13の示差熱分析及び熱重量分析を図13に示す。DTAは3つの発熱ピークを、それぞれ、69℃、118℃及び225℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の81%を失っていた。
実施例14
Figure 2017524070
500mg(1.00mmol)の[Ni(MeIm)]を20mLのTHF(0℃)に懸濁し、0.16mL(1.20mmol、134mg)及び430mg(3.18mmol)のKC8と混合した。反応混合物を周囲温度で16時間撹拌し、セライトパッドで濾過し、THF(5mL)で4回洗浄し、濾液を真空中で乾燥させた。残留物をトルエン20mLに溶解させ、濾過し、全ての揮発性物質を除去する。黄色の固体をヘキサン(10mL)に懸濁し、0℃に冷却し、濾過し、真空中で乾燥させて、C14の[Ni(MeIm)(η−COE)]170mg(47%)を得た。
H NMR(500MHz.C,25 ℃):δ=1.73(m,4H,COE−CH),1.90(m,2H,COE−CH),2.10(m,4H,COE−CH), 2.29(m,2H,COE−CH),2.54(m,2H,COE−CH),3.43(s,12H,CH),6.24(s,4H,NCHCHN)。
13C NMR(128MHz,C,25℃):η=27.7(COE−CH),30.6(COE−CH),33.5(COE−CH),36.8(CH),48.3(COE−CH),128.1(NCCN),208.6(NCN)。
C14の示差熱分析及び熱重量分析を図14に示す。DTAは発熱ピークを71℃で示し、3つの吸熱ピークを、それぞれ、185℃、234℃及び263℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は100℃でその質量の5%、200℃で21%、260℃で46.7%、350℃で55.7%、600℃で69.9%を失っていた。
実施例15
Figure 2017524070
20mLのTHF中[Ni(MeIm)]333mg(0.66mmol)の懸濁液に、シアン化トリメチルシリル0.21mL(1.65mmol、164mg)を一度に添加した。2日間撹拌後、残渣を濾過し、THF(10mL)で2回洗浄し、真空中で乾燥させて、オフホワイトの粉末としてC15(198mg、99%)を得た。
H NMR(200MHz.CDCl,25℃):δ=4.10(s,12H,CH),6.95(s,4H,NCHCHN)。
13C NMR(128MHz,CDCl,25℃):δ=38.0(CH),123.2(NCCN),131.9(Ni−CN),173.6(NCN)。
C15の示差熱分析及び熱重量分析を図15に示す。DTAは3つの吸熱ピークを、それぞれ、275℃、328℃及び405℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は340℃でその質量の65.9%、600℃で84.3%を失っていた。
実施例16
Figure 2017524070
50mLのTHF中[Ni(COD)]2.00g(7.27mmol)の懸濁液に6.66mL(58.2mmol、6.06g)のスチレンを滴下した。この混合物を周囲温度で25分間撹拌し、20mLのTHF中1.31g(7.27mmol)のBuImの溶液を滴下した。16時間撹拌した後、混合物をセライトパッドで濾過し、濾液を真空中で乾燥させた。橙色の残留物をヘキサン50mLに溶解させ、−80℃で16時間貯蔵し、濾別してC16を2.05g(63%)得た。
エキソ(exo)、エキソ異性体:
H NMR(200MHz,C,25℃):δ=1.15(s,18H,Bu−CH),2.92(dd,2H,HH=3.1Hz,trans−HH=13.3Hz,CH),3.01(dd,2H,HH=3.1Hz,cis−HH=9.4Hz,CH),4.27(dd,2H,cis−HH=9.4Hz,trans−HH=13.3Hz,CHCH),6.67(s,2H,NCHCHN),6.90−7.24(m,10H,アリール−CH)。
13C NMR(50.3MHz,C,25℃):δ=31.4(Bu−CH),48.9(CH),57.1(Bu−CCH),67.0(CHCH),119.0(NCCN),123.3(アリール−CH),125.7(アリール−CH),125.8(アリール−CH),128.4(アリール−CH),147.1(アリール−C),195.8(NCN)。
エキソ、エキソ異性体:
H NMR(200MHz,C,25℃):δ=0.91(s,9H,Bu−CH),1.37(s,9H,Bu−CH),2.41(dd,2H,HH=3.2Hz,cis−HH=9.5Hz,CH),3.24(dd,2H,HH=3.2Hz,trans−HH=13.4Hz,CH),4.40(dd,2H,cis−HH=9.5Hz,trans−HH=13.4Hz,CHCH),6.61(d,1H,HH=2.1Hz,NCHCHN),6.72(d,1H,HH=2.1Hz,NCHCHN),6.90−7.24(m,10H,アリール−CH)。
13C NMR(50.3MHz,C,25℃):δ=31.1(Bu−CH),31.8(Bu−CH),50.2(CH),57.1(Bu−C(CH),67.0(CHCH),118.8(NCCN),119.5(NCCN),123.3(アリール−CH),125.7(アリール−CH),125.8(アリール−CH),128.4(アリール−CH),147.1(アリール−C),195.5(NCN)。
C16の示差熱分析及び熱重量分析を図16に示す。DTAは175℃で吸熱ピークを示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の84.3%を失っていた。
実施例17
実施例17〜22の一般的手順
2.2当量の対応する配位子Lをジエチルエーテルに溶解し、ジエチルエーテル中の[Co(CO)(NO)]の1.0当量ストック溶液(50〜80mg/mL)を添加した。その金属錯体の添加後、直ちにCOの放出(extrusion)が開始する。溶液を室温で一晩撹拌したところ、大抵の場合赤色の沈殿物が形成した。揮発性成分を真空中で除去し、残留物を最小量のn−ペンタンに懸濁させた。濾過後、生成物を最小量のn−ペンタンで2回洗浄し、乾燥させた。
[Co(IMe)(CO)(NO)]
Figure 2017524070
スケール(scale):[Co(CO)(NO)]4.48g(25.9mmol、希釈せずに(neat)添加);MeIm5.48g(57.0mmol)。
収量:6.49g(21.0mmol、81%)のルビー色の固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=3.16(s,12H,CH),6.12(s,4H,CHCH)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=38.0(CH),121.3(CHCH),201.9(br,NCN)。
金属結合カルボニル炭素は検出されなかった。
[Co(IMe)(CO)(NO)][C1116CoN][309.22g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C、42.73(42.88);H、5.22(5.15);N、22.65(22.90)。
Figure 2017524070
昇華:10−2ミリバールで100℃
C17の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図17に示す。DTAは発熱ピークを262℃で示し、吸熱ピークを167℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の66.8%を失っていた。
実施例18
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]150mg(870μmol,50mg/mL EtO中);Me(Me)Im 237mg(1.91mmol)。
収量:220mg(602μmol、69%)のルビー色固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=1.46(s,12H,CCH),3.32(s,12H,NCH)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=9.1(CCH),35.0(NCH),124.5(CMe),199.0(br,NCN)。
金属結合カルボニル炭素は検出されなかった。
[Co(MeIMe)(CO)(NO)][C1524CoN][365.38g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,49.32(49.00);H,6.49(6.47);N,19.17(19.17)。
Figure 2017524070
昇華:10−2ミリバールで120℃。
C18の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図18に示す。DTAは発熱ピークを270℃で示し、吸熱ピークを240℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の79.3%を失っていた。
実施例19
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]200mg(1.16mmol,50mg/mL EtO中);Me−t−BuIm 324mg(2.31mmol)。
収量:265mg(674μmol、58%)の紫色の固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=1.76(s,18H,CCH),2.89(sbr,6H,NCH),6.15(br,2H,MeNCH),6.70(d,2H,BuNCH,HH=2.0Hz)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=30.5(C(CH),38.6(NCH),58.6(CMe),118.6(BuNCH),120.6(br,MeNCH)199.5(br,NCN),221.4(br,CO)。
金属結合カルボニル炭素は検出されなかった。
[Co(IMeBu)(CO)(NO)][C1728CoN][393.38g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,51.91(51.78);H,7.17(7.11);N,17.80(17.54)。
昇華:10−2ミリバールで120℃。
C19の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図19に示す。DTAは発熱ピークを222℃で示し、2つの吸熱ピークを、それぞれ、159℃及び約500℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の85.1%を失っていた。
実施例20
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]6.16g(35.6mmol,希釈せずに添加);i−PrIm 11.9g(78.3mmol)。
収量:12.8g(30.4mmol、86%)のルビー色の固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=1.00(d,12H,CHHH=6.8Hz),1.06(d,12H,CHHH=6.8Hz),5.23(sept,4H,CHMeHH=6.8Hz),6.52(s,4H,CHCH)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=23.0(CH),23.1(CH),51.5(CHMe),116.8(CHCH),199.5(br,NCN)。
金属結合カルボニル炭素は検出されなかった。
[Co(IPr)(CO)(NO)][C1932CoN][421.43g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,54.15(54.04);H,7.65(7.58);N,16.62(16.96)。
Figure 2017524070
昇華:10−2ミリバールで100℃。
C20の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図20に示す。DTAは発熱ピークを290℃で示し、2つの吸熱ピークを、それぞれ、203℃及び450℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の84.4%を失っていた。
実施例21
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]200mg(1.16μmol,50mg/mL EtO中);n−PrIm 457mg(3.01mmol)。
収量:388mg(921μmol、80%)のルビー色固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=0.74(t,12H,CHHH=7.4 Hz),1.52(m,8H,MeCH),3.79(m,8H,NCH),6.36(s,4H,CHCH)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=11.3(CH),24.4(MeCH),52.6(NCH),120.5(CHCH),200.9(br,NCN), 222.0(br,CO)。
[Co(IPr)(CO)(NO)][C1932CoN][421.43g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,54.15(54.57);H,7.65(7.58);N,16.62(16.74)。
昇華:10−2ミリバールで100℃。
C21の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図21に示す。DTAは発熱ピークを290℃で示し、吸熱ピークを110℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の76.2%を失っていた。
実施例22
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]200mg(1.16mmol,50mg/mL EtO中);iPr(Me)Im 419mg(2.32mmol)。
収量:430mg(900μmol、78%)のルビー色の固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=1.13(d,12H,CH(CHHH=7.2Hz),1.20(d,12H,CH(CHHH=7.2 Hz),1.80(s,12H,CCH),5.85(sept,4H,CHMeHH=7.2Hz)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=10.5(CCH),21.5(CH(CH),53.2(CH(CH),125.4(C(CH)),120.3(MeNCH),200.3(br,NCN),221.1(br,CO)。
[Co(MePr)(CO)(NO)][C2340CoN][477.54g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,57.85(56.31);H,8.44(8.02);N,14.67(14.26)。
昇華:10−2ミリバールで130℃。
C22の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図22に示す。DTAは発熱ピークを274℃で示し、2つの吸熱ピークを、それぞれ、139℃及び219℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の83.4%を失っていた。
実施例23
実施例23〜31の一般的手順
ジエチルエーテル(50〜80mg/mL)中[Co(CO)(NO)]のストック溶液1.0当量をジエチルエーテルで希釈し、0.8当量の該当するL配位子を添加した。その金属錯体の添加後、直ちにCOの放出が開始する。この溶液を室温で一晩撹拌して、ルビー色又はオレンジ色の溶液を得る。
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]84mg(490μmol,42mg/mL EtO中);CyIm 230mg(980μmol)。
収量:197mg(339μmol、69%)のルビー色の固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=0.94,1.14,1,22,1.49,1.62,2.05(40H,CH),4.84(t,2H,NCH(CHHH(ax,ax) =7.4 Hz,HH(ax,eq)=3.7Hz),6.66(s,2 H,CHCH)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=25.8(NCHCHCH),26.0(NCHCHCH),26.1(NCHCHCHCH),34.2(NCHCH),34.4(NCHCH),59.2(NCH),117.2(CHCH),200.4(br,NCN),221.6(br,CO)。
[Co(ICy)(CO)(NO)][C3148CoN][581.68g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,54.15(54.57);H,C,64.01(63.43);H,8.32(8.18);N,12.04(11.82)。
昇華:10−2ミリバールで160℃。
C23の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図23に示す。DTAは発熱ピークを318℃で示し、2つの吸熱ピークを、それぞれ、216℃及び326℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の87.2%を失っていた。
実施例24
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]586mg(3.39mmol,76.8mg/mL EtO中);MeIm 260mg(2.71mmol)。
収量:361mg(1.49mmol、55%)のルビー色の固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=2.89(6H,CH),5.91(s,2H,CHCH)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=38.0(CH),122.2(CHCH)。
金属結合カルベン及びカルボニル炭素は検出されなかった。
[Co(IMe)(CO)(NO)][CCoN][241.09g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,34.87(34.94);H,3.34(3.21);N,17.43(17.40)。
昇華:10−2ミリバールで25℃。
C24の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図24に示す。DTAは2つの発熱ピークを、それぞれ、203℃及び475℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の64.8%を失っていた。
実施例25
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]346mg(2.00mmol,76.8mg/mL EtO中);Me(Me)Im 200mg(1.60mmol)。
収量:293mg(1.09mmol、68%)のオレンジ色の固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=1.27(s,6H,CCH),2.90(s,6H,NCH)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=8.8(CCH),34.9(NCH),125.5(CMe)。
金属結合カルベン及びカルボニル炭素は検出されなかった。
[Co(MeIMe)(CO)(NO)][C12CoN][269.15 g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,40.16(40.06);H,4.49(4.56);N,15.61(15.20)。
昇華:10−2ミリバールで25℃。
C25の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図25に示す。DTAは2つの発熱ピークを、それぞれ、228℃及び261℃で示し、吸熱ピークを60℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の71.3%を失っていた。
実施例26
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]7.77g(44.2 mmol,希釈せずに添加);Me−t−BuIm 4.81mg(34.3mmol)。
収量:8.61g(30.4mmol、89%)のルビー色の固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=1.44(s,9H,C(CH), 2.77(s,3H,NCH),5.91(s,1H,MeNCH),6.51(s,1H,BuNCH)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=30.2(C(CH),38.7(NCH),58.2(CMe),119.0(MeNCH),121.0(BuNCH)。
金属結合カルベン及びカルボニル炭素は検出されなかった。
[Co(IPr)(CO)(NO)][C1116CoN][283.17g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,42.42(42.42);H,5.98(5.14);N,14.84(14.95)。
昇華:10−2ミリバールで25℃。
C26の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図26に示す。DTAは2つの発熱ピークを、それぞれ、204℃及び466℃で示し、吸熱ピークを54℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の73.6%を失っていた。
実施例27
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]3.27g(18.9mmol,希釈せずに添加);i−PrIm 2.60g(17.1mmol,2.60mL)。
収量:ルビー色の固体3.39g(11.4mmol、82%、2画分)。
H−NMR(500MHz,C):δ=0.92(d,12H,CHHH=6.8Hz),4.60(sept,2H,CHMeHH=6.8Hz),6.40(s,2H,CHCH)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=22.9 CH),52.2(CHMe),117.7(CHCH),186.4(br,NCN),219.8(br,CO)。
[Co(IPr)(CO)(NO)][C1116CoN][297.20 g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,44.46(44.55);H,5.43(5.42);N,14.14(14.33)。
昇華:10−2ミリバールで35℃。
C27の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図27に示す。DTAは3つの発熱ピークを、それぞれ、236℃、391℃及び469℃で示し、2つの吸熱ピークを、それぞれ、54℃及び361℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の76.9%を失っていた。
実施例28
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]230mg(1.33mmol,76.8mg/mL EtO中);i−PrIm 162mg(1.07mmol)。
生成物:ルビー色の油状物。
H−NMR(500MHz,C):δ=0.63(t,6H,CHHH=7.4Hz),1.39(qt,4H,CHMe,HH=7.4Hz,HH=7.0Hz),3.48(t,4H,NCHHH=7.0Hz),6.15(s,2H,CHCH)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=10.9(CH),24.4(CHMe),52.7(NCH),121.3(CHCH)。
金属結合カルベン及びカルボニル炭素は検出されなかった。
[Co(IPr)(CO)(NO)][C1116CoN][297.20g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,44.46(42.92);H,5.43(4.14);N,14.14(12.70)。
昇華:10−2ミリバールで25℃。
C28の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図28に示す。DTAは2つの発熱ピークを、それぞれ、241℃及び476℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の72.6%を失っていた。
実施例29
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]200mg(1.16mmol,50mg/mL EtO中);i−Pr(Me)Im 168mg(923μmol)。
収量:189mg(581μmol、63%)のルビー色の固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=1.05(d,12H,CH(CHHH=7.2Hz),1.65(s,6H,CCH),5.04(sept,2H,CHMeHH=7.2Hz)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=10.4(CCH),21.4(CH(CH),53.9(CHMe),126.7(CMe)。
金属結合カルベン及びカルボニル炭素は検出されなかった。
[Co(MePr)(CO)(NO)][C1320CoN][325.25g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,47.84(48.01);H,6.20(6.22);N,12.92(13.11)。
昇華:10−2ミリバールで50℃。
C29の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図29に示す。DTAは発熱ピークを222℃で示し、2つの吸熱ピークを、それぞれ、127℃及び367℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の78.9%を失っていた。
実施例30
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]200mg(1.16mmol,50mg/mL EtO中));MesIm 281mg(923μmol)。
収量:橙色固体220mg(490μmol、53%)。
H−NMR(500MHz,C):δ=2.00(s,12H,o−CH),2.10(s,6H,p−CH),6.27(s,2H,CHCH),6.78(s,4H,m−CHAr)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=17.6(o−CH),21.1(p−CH),123.1(CHCH),129.5(m−CHAr),135.5(o−CAr),137.5(i−CAr),139.1(p−CAr),194.3(br,NCN), 213.0(br,CO)。
[Co(IMes)(CO)(NO)][C2324CoN][449.11g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,61.47(60.98);H,5.38(5.65);N,9.35(9.61)。
昇華:10−2ミリバールで80℃。
C30の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図30に示す。DTAは発熱ピークを288℃で示し、2つの吸熱ピークを、それぞれ、174℃及び354℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の66.3%を失っていた。
実施例31
Figure 2017524070
スケール:[Co(CO)(NO)]150mg(870μmol,50mg/mL EtO中);DippIm 304mg(780μmol)。
収量:320mg(600μmol、77%)のルビー色の固体。
H−NMR(500MHz,C):δ=1.04(d,12H,CHHH=6.9Hz),1.35(d,12H,CHHH=6.9Hz),2.70(sept,4H,CHMeHH=6.9Hz),6.66(s,2H,CHCH),7.13(m,4H,m−CHAr),7.25(m,2H,p−CHAr)。
13C{H}−NMR(126MHz,C):δ=22.8(CH),25.6(CH),28.9(CHMe),124.3(m−CHAr),124.6(CHCH),130,4(p−CHAr),137.4(i−CAr),146.1(o−CAr),197.5(br,NCN)。
金属結合カルボニル炭素は検出されなかった。
[Co(IPr)(CO)(NO)][C2936CoN][533.56g/mol]についてのCHN、計算値(実測値):C,65.28(64.85);H,6.85(6.70);N,7.88(7.75)。
Figure 2017524070
昇華:10−2ミリバールで80℃。
C31の示差熱分析(DTA)及び熱重量分析を図31に示す。DTAは2つの発熱ピークを、それぞれ、280℃及び468℃で示し、2つの吸熱ピークを、それぞれ、178℃及び203℃で示す。熱重量分析から導かれるように、この試料は600℃でその質量の84.3%を失っていた。

Claims (11)

  1. 一般式(I)の化合物を気体状態又はエアロゾル状態にすること、
    Figure 2017524070
    及び、
    固体基板上に気体状態又はエアロゾル状態から一般式(I)の化合物を堆積させることを含むことを特徴とする、方法
    (式中、
    及びRは、互いに独立して、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、
    、R、R及びRは、互いに独立して、水素、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、
    nは1〜3の整数であり、
    MはNi又はCoであり、
    XはMを配位する配位子であり、及び
    mは0〜4の整数である)。
  2. 一般式(I)の化合物を固体基板の表面に化学吸着させる、請求項1に記載の方法。
  3. 堆積した一般式(I)の化合物を、全ての配位子L及びXを除去することによって分解する、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 堆積した一般式(I)の化合物を還元剤に暴露する、請求項3に記載の方法。
  5. 一般式(I)の化合物を固体基板上に堆積させ、堆積した一般式(I)の化合物を分解する手順を、少なくとも2回行う、請求項3又は4に記載の方法。
  6. 、R、R及びRが水素である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 及びRがメチルである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  8. nが2である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 及び/又はRがメチル又はtert−ブチルである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 1つのXがNOであり、他のXがCOである、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 固体基板上に膜を形成する方法に、一般式(I)の化合物を使用する使用方法
    (式中、R及びRは、互いに独立して、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、
    、R、R及びRは、互いに独立して、水素、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基であり、
    nは1〜3の整数であり、
    MはNi又はCoであり、
    XはMを配位する配位子であり、
    mは0〜4の整数である)。
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