JP2021511279A - 可塑性半導体材料及びその製造方法 - Google Patents

可塑性半導体材料及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2021511279A
JP2021511279A JP2020540435A JP2020540435A JP2021511279A JP 2021511279 A JP2021511279 A JP 2021511279A JP 2020540435 A JP2020540435 A JP 2020540435A JP 2020540435 A JP2020540435 A JP 2020540435A JP 2021511279 A JP2021511279 A JP 2021511279A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
range
semiconductor material
inorganic semiconductor
sintering
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020540435A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021511279A5 (ja
JP7028985B2 (ja
Inventor
迅 史
迅 史
睿恒 劉
睿恒 劉
峰 ▲ハオ▼
峰 ▲ハオ▼
拓 王
拓 王
Original Assignee
中国科学院上海硅酸塩研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 中国科学院上海硅酸塩研究所 filed Critical 中国科学院上海硅酸塩研究所
Publication of JP2021511279A publication Critical patent/JP2021511279A/ja
Publication of JP2021511279A5 publication Critical patent/JP2021511279A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7028985B2 publication Critical patent/JP7028985B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B19/00—Selenium; Tellurium; Compounds thereof
    • C01B19/002—Compounds containing, besides selenium or tellurium, more than one other element, with -O- and -OH not being considered as anions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/547—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on sulfides or selenides or tellurides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261—Milling
    • C04B35/6262—Milling of calcined, sintered clinker or ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/653—Processes involving a melting step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/02—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method without using solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/04—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B11/08—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt every component of the crystal composition being added during the crystallisation
    • C30B11/10—Solid or liquid components, e.g. Verneuil method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B28/00—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/02—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure directly from the solid state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/12—Halides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/02—Heat treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/24—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only semiconductor materials not provided for in groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/852—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising tellurium, selenium or sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/60—Compounds characterised by their crystallite size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/404—Refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/405—Iron group metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/407—Copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/408—Noble metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/444—Halide containing anions, e.g. bromide, iodate, chlorite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/661—Multi-step sintering
    • C04B2235/662—Annealing after sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/666—Applying a current during sintering, e.g. plasma sintering [SPS], electrical resistance heating or pulse electric current sintering [PECS]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/79—Non-stoichiometric products, e.g. perovskites (ABO3) with an A/B-ratio other than 1

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

可塑性半導体材料及びその製造方法を提供している。当該半導体材料は、下記式（I）で表される輝銀鉱系化合物を含む。Ag2-δXδS1-ηYη（I）。式中、0≦δ＜0.5、0≦η＜0.5であり、XはCu、Au、Fe、Co、Ni、Zn、Ti及びVのうち少なくとも1つであり、YはN、P、As、Sb、Se、Te、O、Br、Cl、I及びFのうち少なくとも1つである。当該材料は、有機材料のように一定の変形に耐えることができるだけでなく、さらに電気的特性を調整可能な優れた半導体特性を持っており、効率のよいフレキシブル半導体デバイスの製造が実現される。

Description

本発明は可塑性無機半導体材料及びその製造方法に関し、半導体材料の分野に属する。
近年、フレキシブルディスプレイ技術とウェアラブル電子製品の盛んな発展により、フレキシブル電子デバイスが広く注目されており、フレキシブル電子製品の中心的な処理装置であるフレキシブル半導体チップも、各研究機関や企業の研究ホットスポットになりつつある。一般的に、フレキシブル半導体チップの製造ルートは2つある。第1のルートは、有機半導体を基材とする技術である。有機物自体は一定の可変形性を持っているため、N型とP型への調整により製造されたチップ部品もある程度の変形に耐えられる。しかしながら、この経路では有機半導体のモビリティ（mobility）が低いため、デバイス性能の向上が大きく制限されている。また、有機半導体材料は、酸素や湿度の影響を極めて受けやすいため、半導体デバイスの信頼性を大きく損なうおそれがある。（Park S K, Jackson T N, Anthony J E, et al. High mobility solution processed 6,13-bis(triisopropyl-silylethynyl) pentacene organic thin film transistors[J]. Applied Physics Letters, 2007, 91(6):063514-063514-3.）。第2のルートは、PIなどの有機ポリマーを基板として利用し、その上にSi / Geなどの薄膜または半導体ナノワイヤコンポーネントなどの無機半導体を製造する技術である（Munzenrieder N, Salvatore G A, Kinkeldei T, et al. InGaZnO TFTs on a flexible membrane transferred to a curved surface with a radius of 2 mm[J]. 2013:165-166.）。無機半導体材料は次元が一定の範囲内にあれば、ある程度の曲げ変形に耐えることができるため、変形可能な有機ポリマー基板と結合すると、一定の変形に耐え得る半導体チップを製造することができる。この方法では、無機半導体デバイスの高性能化が維持されるものの、無機／有機材料の結合上の問題により、複数回の変形した後にチップに剥離や性能の低下が生じてしまう。また、プロセス条件及び製造能力上の制限により、この無機/有機材料を結合してなるフレキシブル半導体デバイスは、製造コストが高く、生産性が低い。
上記問題に対して、本発明の目的は、有機材料のように一定の変形に耐えることができるだけでなく、さらに電気的特性を調整可能な優れた半導体特性を持つ材料を提供し、これにより、効率のよいフレキシブル半導体デバイスの製造を実現することである。
一側面では、本発明は、下記式（I）で表される輝銀鉱系化合物を含み、塑性変形能力を有し且つ電気的特性を調整可能な無機半導体材料を提供している。
Ag2-δXδS1-ηYη （I）
式中、0≦δ＜0.5、0≦η＜0.5である。
Xは、Cu、Au、Fe、Co、Ni、Zn、Ti及びVのうち少なくとも1つである。
Yは、N、P、As、Sb、Se、Te、O、Br、Cl、I及びFのうち少なくとも1つである。
本発明の無機半導体材料は、電気的特性を調整可能な半導体的な電気的性質を有することに加えて、圧縮、引張及び曲げ応力に対する非常に強い塑性変形能力を有し、フレキシブル電子デバイスの変形可能な半導体材料に対する要求を満たすことができ、次世代のフレキシブル半導体デバイスのための新しい解決策になりうる。
前記無機半導体材料は、バンドギャップが0.5〜1.5 eVの範囲内で調整可能であり、導電率が0.001〜250000 S/mの範囲内で調整可能である。
前記無機半導体材料は、3%以上の引張変形量と、13%以上の曲げ変形量と、30%以上の圧縮変形量とに耐えることができる。
好ましくは、0≦δ＜0.05、0≦η＜0.05である。
好ましくは、0.1≦δ＜0. 5、0.1≦η＜0.5である。
前記半導体材料は単結晶体であってよい。
更に、前記半導体材料は多結晶体であってよい。
前記多結晶体は、結晶粒度が1μm〜5mmの範囲内にあってよく、緻密度が95%以上であってよい。
他方側では、本発明は上記無機半導体材料の製造方法を提供しており、以下の工程が含まれている。
不活性ガス雰囲気中または真空中で、原料を式（I）の化学量論比に従って850〜1200℃の温度で1〜20時間保温させることによって原料が均一に混合された溶体を形成した後、冷却によって塊状固体を得る工程、及び、
得られた塊状固体を用いて粉末製造・焼結プロセスによって多結晶材料を作製し、または、得られた塊状固体を用いて坩堝降下法によって単結晶材料を成長させる工程。
本発明は、プロセスがシンプルであるほか、制御が容易であり、工業化が期待される。
好ましくは、前記冷却の後にアニール処理工程を更に含む。アニール処理工程では、温度が400〜650℃の範囲にあり、アニール処理の時間が1〜300時間の範囲にあることが好ましい。
好ましくは、前記焼結は、放電プラズマ焼結またはホットプレス焼結を用いる。焼結では、温度が100〜400℃の範囲にあり、圧力が10〜100MPaの範囲にあり、焼結の時間が5〜120分の範囲にあることが好ましい。
好ましくは、前記坩堝降下法は以下の工程を含む。
前記塊状固体が収容された坩堝を、結晶降下炉における温度が830℃〜950℃の範囲にある定温領域に配置する工程。
前記塊状固体が完全に溶けた後、0.1mm/h〜10mm/hの降下速度で前記坩堝を降下させ、温度勾配が1℃/cm〜100℃/cmに制御される工程。
本発明の可塑性半導体材料は、有機材料のように一定の変形に耐えることができるだけでなく、さらに電気的特性を調整可能な優れた半導体特性を持っており、ことにより、効率のよいフレキシブル半導体デバイスの製造が可能となる。
図1は、実施例1において製作されたAg2-δXδS1-ηYη材料の断口のFE-SEM（電界放出形走査電子顕微鏡）像であり、そのうち、結晶粒度が5〜10 μmの範囲にある。 図2は、実施例1−4において得られたAg2-δXδS1-ηYη材料のスペクトルデータを示している。 図3は、実施例1及び2における半導体材料の温度に対する導電率の変化関係を示している。温度が上がるにつれて導電率が著しく上昇し、典型的な半導体特性が現れ、また、ドープ成分の増加に伴い、Ag1.8Cu0.2S0.9Se0.1材料の導電率は基体に比べて2桁近く向上した。 図4は、実施例1および2において半導体材料に対する曲げ試験で得られた応力−ひずみ曲線である。 図5は、実施例1および2において半導体材料に対する圧縮試験で得られた応力−ひずみ曲線である。 図6は、実施例1および2において半導体材料に対する引張試験で得られた応力−ひずみ曲線である。 図7は、一実施例の多結晶可塑性半導体材料を製造するプロセスフロー図である。 図8は、一実施例の単結晶可塑性半導体材料を製造するプロセスフロー図である。 図9は、先端に尖った部分を有する結晶成長管の構造模式図である。 図10は、実施例2において得られたAg2S半導体材料の結晶インゴットの実物の写真である。 図11は、実施例3及び4において得られたサンプルの導電率と温度との関係を示す図である。 図12は、実施例3及び4において得られたサンプルに対する曲げ試験での応力−ひずみ線図である。
以下、本発明を、添付図面及び下記の実施形態を結びつけてさらに説明する。下記の実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。
本件発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、従来の半導体材料の弱点に対して、塑性変形能力を持つ無機半導体材料及びその製造方法を新たに開発しており、変形に耐えられず、且つ割れやすいという半導体材料の特性を改善するに至った。
本開示は、輝銀鉱系半導体化合物を主体とする半導体材料を提供している。前記半導体材料は下記式（I）で表される輝銀鉱系化学式を含む。
Ag2-δXδS1-ηYη （I）。
式中、Xは、Cu、Au、Fe、Co、Ni、Zn、Ti及びVのうちいずれか1種、または複種を組み合わせたものであってよい。Yは、N、P、As、Sb、Se、Te、O、Br、Cl、I及びFのうちいずれか1種、または複種を組み合わせたものであってよい。X,Yをドーピングすることで、材料のバンドギャップや導電率などの特性が調整される。
本件発明者らは、Ag2Sが塑性変形能力を有し、その独特の可塑性及び電気的特性を広い範囲内で調整可能な特性を利用することで、様々の変形可能な半導体材料を得ることができることを初めて発見した。
好ましくは、Xは、Cu、Zn及びNiのうちいずれか1種、または複種を組み合わせたものであってよい。
好ましくは、Yは、Se、Te、Cl、Br及びIのうちいずれか1種、または複種を組み合わせたものであってよい。
式中、0≦δ＜0.5である。好ましくは、0＜δ＜0.5である。好ましい一例では、0≦δ＜0.05である。別の好ましい一例では、0.1≦δ＜0. 5である。
式中，0≦η＜0.5である。好ましくは、0＜η＜0.5である。好ましい一例では、0≦η＜0.05である。別の好ましい一例では、0.1≦η＜0.5である。
好ましい一実施形態では、0≦δ＜0.05、0≦η＜0.05である。
別の好ましい一実施形態では、δ=0、η=0である。即ち、式（I）はAg 2Sである。
別の好ましい一実施形態では、0.1≦δ＜0.5、0.1≦η＜0.5である。
別の好ましい一実施形態では、δ=0.2、η=0.1である。即ち、式（I）はAg1.8Cu0.2S0.9Se0.1である。
前記半導体材料の結晶構造は、ラメラ積層構造になっている。つまり、ドープ原子X,Yは、輝銀鉱自体のラメラ積層構造に影響を与えることなく、対応する格子点位置に均一に配置できる。
前記半導体材料は、単結晶材料（また、「単結晶体」とも称する）であってよい。単結晶材料とは、材料全体が1つの結晶粒からなるものである。
前記半導体材料は、多結晶材料（また、「多結晶体」とも称する）であってもよい。多結晶材料とは、1つの物体が、無秩序に配列された多数の微小結晶からなるものである。当該多結晶材料の結晶粒度は1μm〜5mmの範囲内にあってよい。また、当該多結晶材料の緻密度は95%以上、さらには98%以上であってよい。多結晶材料では、良好な可塑性と他の性能を持たせながら、製造プロセスをより簡単にすることができる。
前記半導体材料は、ドープされたN型半導体材料であってもよいし、ドープされたP型半導体材料であってもよい。
好ましい一実施形態では、前記半導体材料中の他の不純物の含有量は1at%以下である。
前記半導体材料のバンドギャップは、0.5〜1.5 eVの範囲内で調整可能であり、0.5〜1.2 eVの範囲内で調整することが好ましい。
前記半導体材料の導電率は、0.001〜250000 S/mの範囲内で調整可能であり、0.01〜1000 S/mの範囲内で調整することが好ましく、1〜1000S/mの範囲内で調整することがさらに好ましい。
前記半導体材料は良好な可塑性を有する。例えば、3％以上の引張変形量と、13％以上、さらには20％以上の曲げ変形量と、30％以上の圧縮変形量とに耐えることができる。
ここに開示された半導体材料は、有機材料のように一定の変形に耐えることができるだけでなく、さらに半導体として優れた電荷輸送性能を持っている。これにより、効率の高いフレキシブル半導体デバイスの製造が可能となる。
以下、例として、前記半導体材料の製造方法を説明する。
（実施形態1）
図7は、実施形態1に係る可塑性半導体多結晶材料を製造するプロセスを示している。
図7に示すように、まず、原料を固相反応法により、各成分が均一に分布した塊状固体（例えば結晶棒）に作製する。
使用される原料としては、式（1）の構成元素の単体、または原料元素同士の化合物のいずれであってもよい。原料は、例えば純度99%が以上の高純度のものが好ましい。原料の形態は特に限定されず、ブロック状、粉末状、シート状のいずれであってもよい。原料の配合比は、式（1）の化学量論比に従えばよい。
原料を混合して、溶融することにより溶融混合物を得る。一例では、原料を混合した後、850〜1200℃に昇温して原料を溶融する。当該温度で1〜20時間保温することができる。昇温速度は0.5〜3℃/分の範囲にあってよい。
一例では、原料を密閉容器に封入して溶融する。前記密閉容器は石英管であってよい。密閉容器は、通常の管状であってもよいし、先端に尖った部分を有する結晶成長管であってもよい。石英管を密閉容器として用いる場合、原料と石英管との反応を阻止するために、石英管の内壁に炭素膜を均一に塗布したり、黒鉛製坩堝に入れた原料を石英管に封入したりすることができる。
熔融時の雰囲気は、不活性ガス雰囲気または真空のどちらでもよい。真空度は0.1〜40000Paの範囲にあってもよく、好ましくは0.1〜1000Paの範囲にある。
得られた溶融混合物を冷却して塊状固体を得る。冷却の方法は、焼入れ媒体による急冷または徐冷のどちらでもよい。焼入れ媒体は、空気、水、飽和塩水、油、または液体窒素のいずれであってもよい。
冷却後、成分をより均一にドーピングして、材料の結晶化度を向上させるために、塊状固体に対してアニール処理を行うことができる。アニール処理の温度は400〜650℃の範囲にあってもよく、好ましくは550〜650℃の範囲にある。アニール処理の時間は1〜300時間の範囲にあってよく、好ましくは200〜300時間の範囲にある。
塊状固体を粉体に粉砕する。粉体の粒径は1〜100μmの範囲にあってよい。
粉体を焼結して多結晶材料を得る。焼結方法は、放電プラズマ焼結またはホットプレス焼結などの加圧焼結であってよい。焼結温度は100〜400℃の範囲にあってよく、好ましくは200〜300℃の範囲にある。かかる圧力は10〜100MPaの範囲にあってよく、好ましくは30〜60MPaの範囲にある。焼結時間は5〜120分の範囲にあってよく、好ましくは5〜30分の範囲にある。
（実施形態2）
図8は、実施形態2において単結晶可塑性半導体材料を製造するプロセスを示している。
図8に示すように、まず、原料を固相反応法により、各成分が均一に分布した塊状固体（例えば結晶棒）に作製する。当該工程は実施形態1と同一の方法を採用することができるので、重複する説明は省略する。
その後、塊状固体から単結晶材料を作製する。一例では、坩堝降下法で成長させることによって前記単結晶半導体材料を得る。
得られた塊状固体を、先端に尖った部分を有する結晶成長管（図9参照）に入れる。前記結晶成長管は石英管であってよい。また、工程を簡素化するために、塊状固体を作製する際に先端に尖った部分を有する結晶成長管を密閉容器として利用する（即ち、最初の溶融の前に尖った尖端を有する結晶成長管を利用する）ことができる。こうすると、塊状固体を取り出してから結晶成長管に入れる必要がなくなる。
前記塊状固体を入れた結晶成長管を結晶降下炉の定温領域に配置する。定温領域の温度は830℃〜950℃の範囲にあってよい。定温領域の温度勾配は1℃/cm〜100℃/cmの範囲にあってよく、好ましくは1°C/cm〜5°C/cmの範囲にある。坩堝の降下速度は0.1mm/h〜10mm/hの範囲にあってよく、好ましくは0.1mm/h〜1mm/hの範囲にある。
得られた単結晶半導体材料の寸法として、直径が1mm〜50mmの範囲にあってよく、高さが5mm〜50mmの範囲にあってよい。
本開示の半導体材料は、例えばフレキシブル半導体チップなどのフレキシブル半導体デバイスの製造に利用することができる。本開示の製造方法はプロセスが制御可能であり、バッチ生産に適している。
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明する。なお、以下の実施例は、本発明をさらに説明するためのものであり、本発明の特許範囲を限定すると見なされるべきではない。当業者が本発明の上記内容によって行う非本質的な改良及び調整は、共に本発明の特許範囲に属する。下記例の具体的なプロセス変量も適合範囲内の一例にすぎず、即ち、当業者が本願の説明により適合範囲内で選ぶことができ、下記例の具体的な数値に限定されない。
実施例1
Ag1.8Cu0.2S0.9Se0.1バルク多結晶材料
グローブボックス内で原料としてAg、Cu、S、Seの単体を1.8：0.2：0.9：0.1のモル比で準備した後、内壁に炭素膜が蒸着された石英管内に原料を封入し、真空引きしながらアルゴンプラズマ火炎で封止し、保護ガスとして石英管内にArガスを少量充填した。混合した原料を3°C/分の速度で900°Cまで昇温させて12時間溶融した。溶融完了後、焼入れ処理を行い、焼入れ媒体は塩水である。急冷して得られた結晶棒を石英管とともに500℃で100時間アニール処理し、バルクを細粉に粉砕し、焼結温度400°Cで、保温時間2分で、圧力30 MPaで放電プラズマ焼結を行ってAg1.8Cu0.2S0.9Se0.1バルク多結晶材料を得た。
排水法試験の結果は、Ag1.8Cu0.2S0.9Se0.1の緻密度が99.2％に達することを示している。図1では、実施例1において得られたAg2-δXδS1-ηYη材料の断口のFE-SEM（電界放出形走査電子顕微鏡）像が示されており、結晶粒度が5 μm-10μmの範囲にあることが分かる。吸収スペクトル測定試験の結果によれば、バンドギャップは0.73eVである（図2参照）。4探針法測定試験の結果によれば、室温での導電率は20 S/mである（図3参照）。3点曲げ試験で曲げ応力−ひずみ曲線を求め、サンプルは寸法が4mm×4mm×30mmであり、最大曲げ変形量が15%に達している。室温での圧縮変形試験のサンプルは尺寸が直径20mm×高さ20mmであり、最大圧縮変形量が40%である。引張試験のサンプルはダンベル状となり、ネック部の寸法が直径5mm×30mmであり、最大伸び率が3.2%である（図4−図6参照）。
実施例2
Ag2S半導体材料結晶インゴット
グローブボックス内で原料としてAgとSの単体を2：1のモル比で準備した後、底部が尖った形状になっている石英坩堝内に原料を封入し、真空引きしながらアルゴンプラズマ火炎で封止し、保護ガスとして石英管内にArガスを少量充填した。混合した原料を1000°Cで12時間溶融し、冷却する。その後、石英管を結晶降下炉に入れて、定温領域の温度830°Cで、温度勾配2℃/cmで、坩堝の降下速度1mm/hで、Ag 2S半導体材料結晶インゴットを得て、その写真は図10に示されている。
吸収スペクトル測定試験の結果によれば、バンドギャップは0.90eVである（図2参照）。試験の結果によれば、実施例2において得られた材料の室温での導電率は0.15S/mである。室温での機械的特性試験の結果は、当該材料が良好な可塑性を有することを示しており、最大曲げ変形量が20%に達しており、圧縮変形量が50%に達しており、引張伸び率が4.2%に達している（図4−図6参照）。
実施例3：Ag1.9Zn0.1S0.85I0.15
グローブボックス内で原料としてAg、Zn、S、Iの単体を1.9:0.1:0.85:0.15のモル比で準備した後、内壁に炭素膜が蒸着された石英管内に原料を封入し、真空引きしながらアルゴンプラズマ火炎で封止し、保護ガスとして石英管内にArガスを少量充填した。混合した原料を0.5°C/分の速度で1000°Cまで昇温させて12時間溶融した。溶融完了後、焼入れ処理を行い、焼入れ媒体は塩水である。急冷して得られた結晶棒を石英管とともに450°Cで200時間アニール処理し、バルク固体を細粉に粉砕し、焼結温度380°Cで、保温時間5分で、圧力40 MPaで放電プラズマ焼結を行って、Ag1.9Zn0.1S0.85I0.15バルク多結晶材料を得た。
吸収スペクトル測定試験の結果によれば、バンドギャップは0.78eVである（図2参照）。排水法試験の結果は、Ag1.9Zn0.1S0.85I0.15の緻密度が98.5%に達することを示している。4探針法測定試験の結果によれば、室温での導電率は0.1 S/mである（図11参照）。3点曲げ試験で曲げ応力−ひずみ曲線を求め、サンプルは寸法が4mm×4mm×30mmであり、最大曲げ変形量が13%に達している（図12参照）。
実施例4：Ag1.85Ni0.15S0.6Te0.4
グローブボックス内で原料としてAg、Ni、S、Teの単体を1.85:0.15:0.6:0.4のモル比で準備した後、内壁に炭素膜が蒸着された石英管内に原料を封入し、真空引きしながらアルゴンプラズマ火炎で封止し、保護ガスとして石英管内にArガスを少量充填した。混合した原料を3°C/分の速度で850°Cまで昇温させて20時間溶融した。溶融完了後、徐冷した。徐冷して得られた結晶棒を石英管とともに550°Cで20時間アニール処理し、バルク固体を細粉に粉砕し、焼結温度300°Cで、昇温速度10℃/分で、保温時間30分、圧力30MPaでホットプレス焼結を行って、Ag1.85Ni0.15S0.6Te0.4バルク多結晶材料を得た。
吸収スペクトル測定試験の結果によれば、バンドギャップは0.65eVである（図2参照）。排水法試験の結果は、Ag1.85Ni0.15S0.6Te0.4の緻密度が99.6%に達することを示している。4探針法測定試験の結果によれば、室温での導電率が250 S/mであり、200℃での導電率が201050 S/mに達している（図11参照）。3点曲げ試験で曲げ応力−ひずみ曲線を求め、サンプルは寸法が4mm×4mm×30mmであり、最大曲げ変形量が17%に達している（図12参照）。

Claims (10)

  1. 下記式（I）で表される輝銀鉱系化合物を含む、塑性変形能力を有する無機半導体材料。
    Ag2-δXδS1-ηYη （I）
    （式中、0≦δ＜0.5、0≦η＜0.5であり、XはCu、Au、Fe、Co、Ni、Zn、Ti及びVのうち少なくとも1つであり、YはN、P、As、Sb、Se、Te、O、Br、Cl、I及びFのうち少なくとも1つである。）
  2. 前記無機半導体材料は、バンドギャップが0.5〜1.5eVの範囲内で調整可能であり、導電率が0.001〜250000 S/mの範囲内で調整可能であることを特徴とする、請求項1に記載の無機半導体材料。
  3. 前記無機半導体材料は、3%以上の引張変形量と、13%以上の曲げ変形量と、30 %以上の圧縮変形量とに耐えることができることを特徴とする、請求項1又は2に記載の無機半導体材料。
  4. 0≦δ＜0.05、0≦η＜0.05であり、または、0.1≦δ＜0.5、0.1≦η＜0.5であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の無機半導体材料。
  5. 前記半導体材料は、単結晶体または多結晶体であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の無機半導体材料。
  6. 前記多結晶体は、結晶粒度が1μm〜5mmの範囲内にあり、緻密度が95%以上であることを特徴とする、請求項5に記載の無機半導体材料。
  7. 不活性ガス雰囲気中または真空中で、原料を式（I）の化学量論比に従って850〜1200℃の温度で1〜20時間保温させることによって原料が均一に混合された溶体を形成した後、冷却によって塊状固体を得る工程と、
    得られた塊状固体を用いて粉末製造・焼結プロセスによって多結晶材料を作製し、または、得られた塊状固体を用いて坩堝降下法によって単結晶材料を成長させる工程と、を備えることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の無機半導体材料の製造方法。
  8. 前記冷却の後にアニール処理工程を更に含み、
    好ましくは、アニール処理の温度が400〜650℃の範囲にあり、アニール処理の時間が1〜300時間の範囲にあることを特徴とする、請求項7に記載の製造方法。
  9. 前記焼結は、放電プラズマ焼結またはホットプレス焼結を用い、
    好ましくは、焼結では、温度が100〜400℃の範囲にあり、圧力が10〜100MPaの範囲にあり、焼結の時間が5〜120分の範囲にあることを特徴とする、請求項7又は8に記載の製造方法。
  10. 前記坩堝降下法は、前記塊状固体が収容された坩堝を、結晶降下炉における温度が830℃〜950℃の範囲にある定温領域に配置する工程と、前記塊状固体が完全に溶けた後、0.1mm/h〜10mm/hの降下速度で前記坩堝を降下させ、温度勾配が1℃/cm〜100℃/cmに制御される工程と、を含むことを特徴とする、請求項7又は8に記載の製造方法。
JP2020540435A 2018-02-06 2018-02-12 可塑性半導体材料及びその製造方法 Active JP7028985B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810117079.4 2018-02-06
CN201810117079.4A CN110117817B (zh) 2018-02-06 2018-02-06 一种塑性半导体材料以及其制备方法
PCT/CN2018/076460 WO2019153335A1 (zh) 2018-02-06 2018-02-12 一种塑性半导体材料以及其制备方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021511279A true JP2021511279A (ja) 2021-05-06
JP2021511279A5 JP2021511279A5 (ja) 2021-06-17
JP7028985B2 JP7028985B2 (ja) 2022-03-02

Family

ID=67519902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020540435A Active JP7028985B2 (ja) 2018-02-06 2018-02-12 可塑性半導体材料及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11136692B2 (ja)
EP (1) EP3751024A4 (ja)
JP (1) JP7028985B2 (ja)
CN (1) CN110117817B (ja)
WO (1) WO2019153335A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220310897A1 (en) 2019-08-30 2022-09-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Thermoelectric conversion material, thermoelectric conversion element, thermoelectric conversion module, and optical sensor
CN112397633A (zh) * 2020-11-16 2021-02-23 昆明理工大学 一种硫化铜基塑性热电复合材料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101786650A (zh) * 2010-02-08 2010-07-28 许昌学院 一种低温下原位合成片状硫化银纳米晶光电薄膜的化学方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5424677B2 (ja) * 1972-08-10 1979-08-22
JP4119950B2 (ja) * 2000-09-01 2008-07-16 独立行政法人科学技術振興機構 コンダクタンスの制御が可能な電子素子
CA2491144C (en) * 2003-12-30 2013-06-11 National Research Council Of Canada Method of synthesizing colloidal nanocrystals
US20050238546A1 (en) 2004-04-23 2005-10-27 Holmes Keith J Canister for an oxygen generation cell
JP5505237B2 (ja) 2010-10-01 2014-05-28 パナソニック株式会社 ドラム式洗濯機
WO2014041178A2 (en) * 2012-09-15 2014-03-20 Novozymes A/S Enzymatic oxidation of sulfide minerals
KR101631858B1 (ko) * 2014-06-24 2016-06-20 한국전기연구원 침입형 도핑재 첨가에 의해 복합결정구조가 형성된 Ｔｅ계 열전재료
CN105293561B (zh) * 2015-11-05 2017-10-13 南昌航空大学 一种有机熔盐法制备针状Ag2S微米颗粒的方法
CN105544971A (zh) 2015-12-30 2016-05-04 青建集团股份公司 一种后浇带早拆模板体系
CN105696080A (zh) * 2016-01-29 2016-06-22 浙江大学 一种四元硫属化合物半导体材料及其制备方法和用途
CN105543971B (zh) * 2016-02-04 2017-11-21 中国科学院理化技术研究所 一种AgZnPS4非线性光学晶体及其制备方法和非线性光学器件
CN107235477A (zh) * 2017-07-04 2017-10-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种n型高性能硫银锗矿热电材料及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101786650A (zh) * 2010-02-08 2010-07-28 许昌学院 一种低温下原位合成片状硫化银纳米晶光电薄膜的化学方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. A. MUNIZ-LERMA: "Synthesisof Hierarchical Dorsal Spine Ag2S Structures by a Solid-Vapor Reaction: TheEffect of Reagen", JOURNAL OF NANOMATERIALS, JPN6021032004, 2012, ISSN: 0004572859 *
S. I. SADOVNIKOV: "Recentprogress in nanostructured silver sulfide: from synthesis and nonstoichiometryto properties", JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, vol. 5, JPN6021032005, 2017, pages 17676 - 17704, ISSN: 0004572860 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20200362471A1 (en) 2020-11-19
CN110117817B (zh) 2021-01-12
WO2019153335A1 (zh) 2019-08-15
EP3751024A1 (en) 2020-12-16
US11136692B2 (en) 2021-10-05
CN110117817A (zh) 2019-08-13
EP3751024A4 (en) 2021-11-10
JP7028985B2 (ja) 2022-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2484815B1 (en) METHOD FOR PRODUCING SiC SINGLE CRYSTAL
KR20090101617A (ko) 산화아연 나노와이어의 제조방법
JP4083449B2 (ja) ＣｄＴｅ単結晶の製造方法
CN110184654B (zh) 一种Bi2O2Se晶体及其制备方法
CN109336069B (zh) 一种二碲化钼纳米线材料的制备及二碲化钼纳米线材料
JP7028985B2 (ja) 可塑性半導体材料及びその製造方法
CN109056057B (zh) 一种大尺寸单晶氧化镓纳米片的制备方法
Zhang et al. Investigation of melt-spinning speed on the property of Yb0. 2Ba0. 1Al0. 1Ga0. 1In0. 1La0. 05Eu0. 05Co3. 75Fe0. 25Sb12 skutterudites
CN109706525B (zh) 一种铋基拓扑绝缘体材料及其制备方法
Li et al. Synthesis of cupric oxide nanowires on spherical surface by thermal oxidationmethod
CN109023296B (zh) 一种在氟金云母衬底上化学气相沉积生长钼钨硒合金的方法
CN113279058B (zh) 一种低对称性层状材料Te的可控制备方法
JP2021511279A5 (ja)
CN114086237A (zh) 一种大尺寸二维层状金属硫代磷酸盐晶体的制备方法
JP4936829B2 (ja) 酸化亜鉛結晶の成長方法
CN102162131A (zh) Ag掺杂生长p型ZnMgO晶体薄膜的方法
KR101118743B1 (ko) 구리 인듐 갈륨 셀레늄 박막을 제조하는 장치 및 방법
JP5196363B2 (ja) 錫ナノワイヤで充填された円筒状内部通路を有するリボン様β−Ｇａ２Ｏ３チューブ
Chen et al. Fabrication and characteristics of AlN nanowires
Ullah et al. The effect of temperature and gas flow on the physical vapour growth of mm-scale rubrene crystals for organic FETs
CN114481326A (zh) 一种BiSe及其掺杂化合物单晶材料及其制备方法
CN118086865A (zh) 一种原子级薄的Cu2Te二维材料及其合成方法和应用
CN117468095A (zh) 一种三元层状碲化物及其单晶的制备方法
CN117177646A (zh) 硫化银基热电材料及其制备方法
CN116200831A (zh) 一类钴基全赫斯勒合金材料其制备方法和多晶体器件

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200720

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200720

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210324

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210804

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210817

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211004

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7028985

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150