JP6204348B2 - 分子インク由来の金属合金 - Google Patents
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Description
本出願は、2011年5月4日に出願の米国仮出願第61/482,571号の優先権を主張するものであり、これはその全体が参照により本明細書に組み入れられる。
一部の情報源によれば、プリンテッドエレクトロニクスは今後7〜10年以内に数10億ドルのビジネスになり、インクだけでこの金額の10〜15%を構成すると見込まれている。より具体的には、例えば銅、銀および金などの金属を印刷するより良好な方法が必要とされている。これらの金属は、相互接続から有機電界効果トランジスタのソース電極およびドレイン電極に及ぶ重要なチップ成分である。一般に、金属構造を生成するための改善された組成物および方法が、特に商業用途およびインクジェット印刷向けに求められている。例えば、米国特許第7,270,694号; 同第7,443,027号; 同第7,491,646号; 同第7,494,608号(譲受人: Xerox); 米国特許出願公開第2010/0163810号(「Metal Inks」); 米国特許出願公開第2008/0305268号(「Low Temperature Thermal Conductive Inks」); および米国特許出願公開第2006/0130700号(「Silver Containing Inkjet Inks」)(特許文献1〜7)を参照。
様々な態様の中でも、組成物、素子、組成物および素子を作製する方法、ならびに組成物および素子を使用する方法に関する態様が特に本明細書において提供される。
[本発明1001]
少なくとも1つの堆積構造を形成するために、少なくとも1種類の前駆体組成物を少なくとも1つの基板上に堆積させる工程であって、該前駆体組成物が、少なくとも1種類の第1の金属を含む少なくとも1種類の第1の金属錯体と、該第1の金属錯体とは異なりかつ該第1の金属とは異なる少なくとも1種類の第2の金属を含む、少なくとも1種類の第2の金属錯体とを含む、少なくとも2種類の金属錯体を含む、工程、
該第1の金属および該第2の金属が処理構造中で該第1の金属および該第2の金属の元素形態を形成するように該堆積構造を処理する工程
を含む、方法。
[本発明1002]
前記前駆体組成物が均一組成物である、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記前駆体組成物が、前記少なくとも1種類の第1の金属錯体および前記少なくとも1種類の第2の金属錯体を混合することにより調製される、本発明1001の方法。
[本発明1004]
前記前駆体組成物が金属ナノ粒子を実質的に含まない、本発明1001の方法。
[本発明1005]
前記前駆体組成物が金属ナノ粒子を含まない、本発明1001の方法。
[本発明1006]
前記前駆体組成物が金属ナノ粒子を0.1重量%未満のレベルで含む、本発明1001の方法。
[本発明1007]
前記第1の金属錯体が銀、金、銅、ニッケル、白金、イリジウムまたはロジウムの錯体である、本発明1001の方法。
[本発明1008]
前記第2の金属錯体が銀、金、銅、ニッケル、白金、イリジウムまたはロジウムの錯体である、本発明1001の方法。
[本発明1009]
前記第1の金属錯体が銀錯体であり、前記第2の金属錯体が金錯体である、本発明1001の方法。
[本発明1010]
前記前駆体組成物が、前記第1および第2の金属錯体とは異なりかつ前記第1および第2の金属とは異なる少なくとも1種類の第3の金属を含む、少なくとも1種類の第3の金属錯体をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1011]
前記前駆体組成物について、全金属含有量に対する前記第1の金属の原子パーセントが約10%〜約90%であり、前記第2の金属の原子パーセントが約10%〜約90%である、本発明1001の方法。
[本発明1012]
前記前駆体組成物について、全金属含有量に対する前記第1の金属の原子パーセントが約20%〜約80%であり、前記第2の金属の原子パーセントが約20%〜約80%である、本発明1001の方法。
[本発明1013]
前記前駆体組成物が少なくとも1種類の溶媒をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1014]
前記前駆体組成物が、炭化水素である少なくとも1種類の溶媒をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1015]
前記前駆体組成物が、極性プロトン性溶媒である少なくとも1種類の溶媒をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1016]
前駆体組成物の全量に対する前記第1の錯体および前記第2の錯体の量が約500mg/mL以下である、本発明1001の方法。
[本発明1017]
前駆体組成物の全量に対する前記第1の錯体および前記第2の錯体の量が約250 mg/mL以下である、本発明1001の方法。
[本発明1018]
前記前駆体組成物が、前記堆積工程用のインクジェット印刷における使用に適合した粘度を有する、本発明1001の方法。
[本発明1019]
前記前駆体組成物が25℃で約100cps以下の粘度を有する、本発明1001の方法。
[本発明1020]
前記第1の金属錯体および前記第2の金属錯体がそれぞれ金属中心を1個だけ含む、本発明1001の方法。
[本発明1021]
前記第1の金属錯体の前記第1の金属および前記第2の金属錯体の前記第2の金属がそれぞれ酸化状態(I)または(II)である、本発明1001の方法。
[本発明1022]
前記第1の金属錯体および前記第2の金属錯体がそれぞれ中性錯体である、本発明1001の方法。
[本発明1023]
前記第1の金属錯体が少なくとも1つのカルボキシレート配位子を含む、本発明1001の方法。
[本発明1024]
前記第1の金属錯体が少なくとも1つのアミノ多座配位子(multidentate amino ligand)を含む、本発明1001の方法。
[本発明1025]
前記第1の金属錯体が少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つのアミノ多座配位子を含む、本発明1001の方法。
[本発明1026]
前記第2の金属錯体が少なくとも1つのカルボキシレート配位子を含む、本発明1001の方法。
[本発明1027]
前記第2の金属錯体が少なくとも1つの硫黄含有配位子を含む、本発明1001の方法。
[本発明1028]
前記第2の金属錯体が少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つの硫黄含有配位子を含む、本発明1001の方法。
[本発明1029]
前記堆積工程が、ドロップキャスティング、スピンコーティング、インクジェット印刷、ロールツーロール、スロットダイ、グラビア、マイクロコンタクトプリンティングまたはフレキソ印刷を含む、本発明1001の方法。
[本発明1030]
前記堆積工程がインクジェット印刷を含む、本発明1001の方法。
[本発明1031]
前記堆積工程が真空下で行われない、本発明1001の方法。
[本発明1032]
前記堆積工程がスパッタリングを含まない、本発明1001の方法。
[本発明1033]
前記堆積工程が電気化学堆積法を含まない、本発明1001の方法。
[本発明1034]
前記堆積工程が前記基板上の同一位置に対して少なくとも2回行われる、本発明1001の方法。
[本発明1035]
前記堆積構造が線、または頂点を共有する(vertex-shared)多角形である、本発明1001の方法。
[本発明1036]
前記基板が可撓性基板または剛性基板である、本発明1001の方法。
[本発明1037]
前記基板がポリマー基板である、本発明1001の方法。
[本発明1038]
前記基板がガラスまたは半導体材料である、本発明1001の方法。
[本発明1039]
前記処理工程が加熱工程または放射線曝露工程である、本発明1001の方法。
[本発明1040]
前記処理構造が約500nm以下の厚さを有する、本発明1001の方法。
[本発明1041]
前記処理工程が250℃未満での加熱工程である、本発明1001の方法。
[本発明1042]
前記処理工程が200℃未満での加熱工程である、本発明1001の方法。
[本発明1043]
前記処理構造中の2種類の元素金属が合金の形態である、本発明1001の方法。
[本発明1044]
前記処理構造中の2種類の元素金属が固溶体の形態である、本発明1001の方法。
[本発明1045]
前記処理構造中の2種類の元素金属が固溶体の形態ではない、本発明1001の方法。
[本発明1046]
前記前駆体組成物中および処理堆積物中の金属の原子比が実質的に同一である、本発明1001の方法。
[本発明1047]
前記前駆体組成物中および処理堆積物中の金属の原子比が互いに対して5パーセントの範囲内である、本発明1001の方法。
[本発明1048]
前記前駆体組成物中および処理堆積物中の金属の原子比が互いに対して1パーセントの範囲内である、本発明1001の方法。
[本発明1049]
少なくとも前記第2の金属を含むナノ多孔質材料とするために前記第1の金属の少なくとも一部を除去する工程をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1050]
前記除去工程が化学的除去である、本発明1049の方法。
[本発明1051]
前記除去工程が電気化学的除去ではない、本発明1049の方法。
[本発明1052]
前記除去工程が酸によって行われる、本発明1049の方法。
[本発明1053]
ナノ多孔質材料が約100nm以下の平均孔径を有する、本発明1049の方法。
[本発明1054]
除去される前記第1の金属の少なくとも一部分が回収される、本発明1049の方法。
[本発明1055]
前記ナノ多孔質材料が、化学吸着工程にさらに供される、本発明1049の方法。
[本発明1056]
前記ナノ多孔質材料がさらに化学修飾される、本発明1049の方法。
[本発明1057]
前記ナノ多孔質材料が、金属プラズモン周波数モニタリングプロセスにおいてさらに使用される、本発明1049の方法。
[本発明1058]
前記第1および第2の金属が銀、金、銅、ニッケル、白金、イリジウムまたはロジウムであり、前記前駆体組成物が少なくとも1種類の溶媒をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1059]
前記第1および第2の金属が銀または金であり、前記前駆体組成物が少なくとも1種類の炭化水素溶媒をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1060]
前記第1および第2の金属が銀または金であり、前記前駆体組成物が少なくとも1種類の炭化水素溶媒をさらに含み、前記堆積工程がインクジェット印刷を含み、前記処理工程が250℃未満の温度での加熱工程であり、除去工程が化学エッチングによって行われる、本発明1049の方法。
[本発明1061]
第1の金属と、該第1の金属用の、少なくとも1つの第1の配位子および該第1の配位子とは異なる少なくとも1つの第2の配位子とを含む、少なくとも1種類の第1の金属錯体;
該第1の金属錯体とは異なり、かつ第2の金属と、該第2の金属用の、少なくとも1つの第1の配位子および該第1の配位子とは異なる少なくとも1つの第2の配位子とを含む、少なくとも1種類の第2の金属錯体;
少なくとも1種類の溶媒
を含む、組成物であって、
(i) 該第1の金属錯体の量および該第2の金属錯体の量の選択、(ii) 該第1および第2の金属用の該第1の配位子の選択および該第2の配位子の選択、ならびに(iii) 該溶媒の選択が、均一組成物を与えるように適合している、組成物。
[本発明1062]
前記第1の金属錯体が銀、金、銅、ニッケル、白金、イリジウムまたはロジウムの錯体である、本発明1061の組成物。
[本発明1063]
前記第1の金属錯体が銀錯体である、本発明1061の組成物。
[本発明1064]
前記第2の金属錯体が銀、金、銅、ニッケル、白金、イリジウムまたはロジウムの錯体である、本発明1061の組成物。
[本発明1065]
前記第2の金属錯体が金錯体である、本発明1061の組成物。
[本発明1066]
前記第1の金属錯体が銀錯体でありかつ前記第2の金属錯体が金錯体であるか、あるいは該第1の金属錯体が白金錯体でありかつ該第2の金属錯体が金錯体であるか、あるいは該第1の金属錯体が白金錯体でありかつ該第2の金属錯体がイリジウム錯体であるか、あるいは該第1の金属錯体が白金錯体でありかつ該第2の金属錯体がロジウム錯体である、本発明1061の組成物。
[本発明1067]
前記第1の金属錯体が銀錯体であり、前記第2の金属錯体が金錯体である、本発明1061の組成物。
[本発明1068]
前記第1の金属錯体の前記第2の配位子がカルボキシレートである、本発明1061の組成物。
[本発明1069]
前記第2の金属錯体の前記第2の配位子がカルボキシレートである、本発明1061の組成物。
[本発明1070]
2種類の前記錯体の2つの第2の配位子が同一である、本発明1061の組成物。
[本発明1071]
前記第1の金属錯体および前記第2の金属錯体がそれぞれ不斉錯体である、本発明1061の組成物。
[本発明1072]
全金属含有量に対する前記第1の金属の原子パーセントが約10%〜約90%であり、前記第2の金属の原子パーセントが約10%〜約90%である、本発明1061の組成物。
[本発明1073]
全金属含有量に対する前記第1の金属の原子パーセントが約20%〜約80%であり、前記第2の金属の原子パーセントが約20%〜約80%である、本発明1061の組成物。
[本発明1074]
前記溶媒が炭化水素である、本発明1061の組成物。
[本発明1075]
前記溶媒が芳香族炭化水素である、本発明1061の組成物。
[本発明1076]
前記第1および第2の金属錯体がそれぞれ少なくとも25重量%の金属を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1077]
前記第1および第2の金属錯体がそれぞれ少なくとも50重量%の金属を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1078]
前記第1および第2の金属錯体がそれぞれ少なくとも70重量%の金属を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1079]
前記組成物の全量に対する前記第1の錯体および前記第2の錯体の量が約500mg/mL以下である、本発明1061の組成物。
[本発明1080]
前記組成物の全量に対する前記第1の錯体および前記第2の錯体の量が約250 mg/mL以下である、本発明1061の組成物。
[本発明1081]
インクジェット印刷における使用に適合した粘度を有する、本発明1061の組成物。
[本発明1082]
前駆体組成物が約1cps〜約20cpsの粘度を有する、本発明1061の組成物。
[本発明1083]
前記第1の金属錯体および前記第2の金属錯体がそれぞれ金属中心を1個だけ含む、本発明1061の組成物。
[本発明1084]
前記第1の金属錯体の前記第1の金属および前記第2の金属錯体の前記第2の金属がそれぞれ酸化状態(I)または(II)である、本発明1061の組成物。
[本発明1085]
前記第1の金属錯体が少なくとも1つのアルキルカルボキシレート配位子を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1086]
前記第1の金属錯体が少なくとも1つのアミノ配位子を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1087]
前記第1の金属錯体が少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つのアミノ配位子を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1088]
前記第2の金属錯体が少なくとも1つのアルキルカルボキシレート配位子を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1089]
前記第2の金属錯体が少なくとも1つの硫黄含有配位子を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1090]
前記第2の金属錯体が少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つの硫黄含有配位子を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1091]
前記第1の金属錯体が銀錯体であり、前記第2の金属錯体が金錯体である、本発明1061の組成物。
[本発明1092]
前駆体組成物が金属ナノ粒子を全く含まない、本発明1061の組成物。
[本発明1093]
前記第1の金属錯体が少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つのアミン配位子を含み、前記第2の金属錯体が少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つのチオエーテル配位子を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1094]
前記第1の金属錯体および前記第2の金属錯体がそれぞれ、各錯体について同一であるカルボキシレート配位子を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1095]
前記第1の金属錯体および前記第2の金属錯体がそれぞれ、8個以下の炭素原子を有するカルボキシレート配位子を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1096]
前記溶媒が炭化水素であり、前記組成物の全量に対する前記第1の錯体および前記第2の錯体の量が約500mg/mL以下である、本発明1061の組成物。
[本発明1097]
前記第1の金属錯体が銀錯体であり、前記第2の金属錯体が金錯体であり、前記組成物の全量に対する該第1の錯体および該第2の錯体の量が約500mg/mL以下である、本発明1061の組成物。
[本発明1098]
前記第1の金属錯体が銀錯体であり、前記第2の金属錯体が金錯体であり、前記組成物の全量に対する該第1の錯体および該第2の錯体の量が約500mg/mL以下であり、該組成物がインクジェット印刷における使用に適合した粘度を有する、本発明1061の組成物。
[本発明1099]
前記第1の金属錯体が銀錯体であり、前記第2の金属錯体が金錯体であり、前駆体組成物が金属ナノ粒子を実質的に含まず、該第1の金属錯体の前記第1の金属および該第2の金属錯体の前記第2の金属がそれぞれ酸化状態(I)または(II)である、本発明1061の組成物。
[本発明1100]
全金属含有量に対する前記第1の金属の原子パーセントが約20%〜約80%であり、前記第2の金属の原子パーセントが約20%〜約80%であり、前記溶媒が炭化水素であり、前記第1および第2の金属錯体が少なくとも50重量%の金属を含む、本発明1061の組成物。
[本発明1101]
酸化状態(I)または(II)の少なくとも1種類の第1の金属と、少なくとも1つの第1の配位子がアミンであり少なくとも1つの第2の配位子がカルボキシレートアニオンである少なくとも2つの配位子とを含む、中性の不斉錯体である、少なくとも1種類の第1の金属錯体;
酸化状態(I)または(II)の少なくとも1種類の第2の金属と、少なくとも1つの第1の配位子が硫黄化合物であり少なくとも1つの第2の配位子が該第1の金属錯体の該カルボキシレートアニオンである少なくとも2つの配位子とを含む、中性の不斉錯体である、該第1の金属錯体とは異なる少なくとも1種類の第2の金属錯体;
少なくとも1種類の有機溶媒
を含む、組成物であって、
全金属含有量に対する該第1の金属の原子パーセントが約20%〜約80%であり、該第2の金属の原子パーセントが約20%〜約80%である、組成物。
[本発明1102]
少なくとも1種類の第1の金属錯体および少なくとも1種類の第1の溶媒を含む少なくとも1種類の第1の前駆体組成物と、該第1の金属錯体とは異なる少なくとも1種類の第2の金属錯体および少なくとも1種類の第2の溶媒を含む少なくとも1種類の第2の前駆体組成物とを組み合わせる工程であって、該第1および第2の前駆体組成物、該第1および第2の溶媒、ならびに該第1および第2の金属錯体の配位子の量が、均一組成物を形成するように選択される、工程
を含む、方法。
序論
2011年5月4日出願の優先権米国仮出願第61/482,571号はその全体が参照により本明細書に組み入れられる。
前駆体組成物は、インクと呼ばれることもあり、基板上に堆積されるように適合している。前駆体組成物は周囲温度で液体でありうる。さらに、元素金属構造を形成するために、堆積後にそれを処理することができる。ここで該金属は、例えば(I)価または(II)価の状態からゼロ価の元素状態に還元され、それにより、この主金属とゼロ価の元素状態の少なくとも1種類の他の主金属との混合物を形成する。
第1および第2の金属錯体を含む金属錯体は、2種類以上の錯体の均一な混合物の錯体であり得、これは金属合金膜の前駆体である。金属有機化合物および遷移金属化合物、金属錯体、金属、ならびに配位子は、例えばLukehart, Fundamental Transition Metal Organometallic Chemistry, Brooks/Cole, 1985; Cotton and Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry: A Comprehensive Text, 4th Ed., John Wiley, 2000に記載されている。
一態様は、第1の金属と、該第1の金属用の、少なくとも1つの第1の配位子および該第1の配位子とは異なる少なくとも1つの第2の配位子とを含む、少なくとも1種類の第1の金属錯体;該第1の金属錯体とは異なり、かつ第2の金属と、該第2の金属用の、少なくとも1つの第1の配位子および該第1の配位子とは異なる少なくとも1つの第2の配位子とを含む、少なくとも1種類の第2の金属錯体;少なくとも1種類の溶媒を含む、組成物であって、(i) 該第1の金属錯体の量および該第2の金属錯体の量の選択、(ii) 該第1および第2の金属用の該第1の配位子の選択および該第2の配位子の選択、ならびに(iii) 該溶媒の選択が、均一組成物を与えるように適合されている、組成物を提供する。
別の態様では、酸化状態(I)または(II)の少なくとも1種類の第1の金属と、少なくとも1つの第1の配位子がアミンであり少なくとも1つの第2の配位子がカルボキシレートアニオンである少なくとも2つの配位子とを含む、中性錯体である、少なくとも1種類の第1の金属錯体;酸化状態(I)または(II)の少なくとも1種類の第2の金属と、少なくとも1つの第1の配位子が硫黄化合物であり少なくとも1つの第2の配位子が該第1の金属錯体の該カルボキシレートアニオンである少なくとも2つの配位子とを含む、中性錯体である、該第1の金属錯体とは異なる少なくとも1種類の第2の金属錯体; および少なくとも1種類の有機溶媒を含む、前駆体組成物であって、全金属含有量に対する該第1の金属の原子パーセントが約20%〜約80%であり、該第2の金属の原子パーセントが約20%〜約80%である、前駆体組成物が提供される。
金属錯体は種々の方法によって作製することができ、それらの多くは米国特許出願第12/941,932号および米国特許出願第61/603,852号に記載されており、参照により本明細書に組み入れられる。前駆体組成物は、第1の金属を含有する金属錯体と第2の金属を含有する金属錯体とを組み合わせて混合物を得ることによって作製することができる。一例では、1種類または複数種類の金属錯体と結合した有機配位子の周辺を改変および/または装飾することによって、金属錯体組成物の溶解性または均一性を調整することができる。
直接法および間接法を含む当技術分野で公知の方法を使用してインクを堆積させることができる。例えば、Direct-Write Technologies for Rapid Prototyping Applications (Ed. A. Pique and D. Chrisey), 2002を参照。堆積のための方法は、例えば、スピンコーティング、ピペッティング、インクジェット印刷、ブレードコーティング、ロッドコーティング、ディップコーティング、リソグラフィーまたはオフセット印刷、グラビア、フレキソ印刷、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ドロップキャスティング、スロットダイ、ロールツーロール、吹付、マイクロコンタクト印刷、およびスタンピングを含む。インク調合物および基板を堆積方法に適合させることができる。前掲書Direct Write Technologiesも参照、例えば第7章はインクジェット印刷を記載している。接触および非接触堆積を使用することができる。一態様では、スパッタリングを使用しない。スパッタリングに関連する照準線問題、高真空および高支出を回避することができる。液体堆積を使用することができる。
多種多様な固体材料を金属インクの堆積に供することができる。ポリマー、プラスチック、金属、セラミック、ガラス、シリコン、半導体、絶縁体および他の固体を使用することができる。有機および無機基板を使用することができる。高温ポリマーを使用することができる。ポリエステル型またはポリイミド型の基板を使用することができる。紙基板を使用することができる。プリント回路基板を使用することができる。本明細書に記載の用途に使用される基板を使用することができる。
金属錯体を含むインクおよび組成物を堆積させて、処理するか、反応させるか、またはそれ以外の方式で変換して、膜および線を含む金属構造とすることができる。レーザー光を含む熱および/または光を使用することができる。全波長域(full spectrum of wavelength)を含む、様々な放射線を用いることができる。電子線、X線、および/または深紫外線法を用いることができる。金属膜の周囲の雰囲気を制御することができる。例えば、酸素を包含させるかまたは除外することができる。揮発性副生成物を排除することができる。
金属構造、例えば線および膜は凝集性かつ連続的でありうる。連続的な金属化が、粒子間の良好な結合性、および低い表面粗さと共に観察されうる。
金属錯体およびそれらを使用する方法は、1種類の金属が他の金属から分離可能になるように選択することができる。脱合金化は、化学エッチングまたは電気化学的方法などの方法によって行うことができる。脱合金化は例えば国際公開公報第2004/020064号(Erlebacher)に記載されている。米国特許第4,977,038号(Sieradzki)も参照。
一態様では、ナノ多孔質材料は約100nm以下、または約50nm以下、または約25nm以下の平均孔径を有する。多孔度および他の性質は、SEMおよびBETを例えば含む当技術分野において公知の方法によって測定することができる。さらに、ナノ多孔質材料をナノインデンテーション法によって特性評価することができる。
一態様では、除去される銀などの第1の金属の少なくとも一部分は回収される。例えば、材料の少なくとも50重量%、または少なくとも75重量%、または少なくとも90重量%を回収することができる。
準安定合金を調製することができる。新たな形態への非熱力学的経路を用意することができる。言い換えれば、準安定相を形成することができる。一例は、水素吸蔵用の5倍対称性を有する準結晶である。
処理構造、および除去工程または脱合金化工程に供された処理構造の両方に、さらなる用途を見出すことができる。
一態様では、第1および第2の金属は銀、金、銅または白金であり、前駆体組成物は少なくとも1種類の溶媒をさらに含む。
イソ酪酸銀(米国特許出願第12/941,932号に記載のように調製)0.67g(3.4mmol)を集め、N2下で攪拌した。これにN-プロピルエチレンジアミン4.2ml(34mmol)をガラスシリンジ経由で加えた。10分後、窒素下にて室温ですべての固体を溶解させて透明な均一溶液を得た。2時間後、過剰のN-プロピルエチレンジアミンを減圧除去して黄色の潮解性ワックス状固体を得た。100mg/mLトルエン溶液を作製し、0.45μmシリンジフィルターを通じて濾過してインク生成物を得た。
テトラヒドロチオフェン塩化金(米国特許出願第12/941,932号に記載のように調製)1.88g(5.87mmol)をイソ酪酸銀(上記のように調製)1.37g(7.03mmol)に加え、トルエン30mL中で攪拌して白色懸濁液を形成した。この混合物を周囲条件(室温での大気)下で終夜攪拌して、灰色固体を伴う不均一黄色溶液を得た。固体を0.45μmシリンジフィルターによって除去し、揮発物を減圧除去して粘稠褐色油状物を得た。この油状物を100mg/mLトルエン溶液に希釈し、再度シリンジ濾過することで、インクを作製した。
濾過後、銀インクおよび金インクを室温で、所望の最終膜の金属化学量論組成と等しい容積比で混合した。肉眼による目視によって決定されたように、得られた組成物は均一混合物であった。スピンコーティングを行うと共に、スピン膜のEDXを行った。
ヘキサン/アセトン/IPAで洗浄され、オゾン処理されたリンドープシリコン上で、50:50金インク:銀インク(原子比)から作製した膜をスピンキャスティングした。膜を800、1500および5,000rpmでスピンさせ、250℃に20分間加熱した。
実施例4において調製した800rpm膜および5,000rpm膜をそれぞれ3M HNO3に終夜浸し、10分間超音波処理した。膜はエッチング後の増大した光透過性を示し、剥離が可能であった。
図1は、一態様を示し、インク金属化後の様々な金:銀比を示す。
エッチング後、基板からの剥離がどれだけ生じたかについての測定を含め、膜を詳細に調べた。
Claims (20)
- 少なくとも1つの堆積構造を形成するために、少なくとも1種類の前駆体組成物を少なくとも1つの基板上に堆積させる工程であって、該前駆体組成物が、少なくとも1種類の第1の金属を含む少なくとも1種類の第1の金属錯体と、該第1の金属錯体とは異なりかつ該第1の金属とは異なる少なくとも1種類の第2の金属を含む、少なくとも1種類の第2の金属錯体とを含む、少なくとも2種類の金属錯体を含む、工程、および
該第1の金属および該第2の金属が処理構造中で該第1の金属および該第2の金属の元素形態を形成するように該堆積構造を処理する工程
を含む、方法であって、
該少なくとも1種類の第1の金属錯体が、少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つのアミン配位子を含む銀錯体であり、該少なくとも1種類の第2の金属錯体が、少なくとも1つの硫黄含有配位子および少なくとも1つのカルボキシレート配位子を含む金錯体である、方法。 - 前記前駆体組成物が均一組成物である、請求項1記載の方法。
- 前記前駆体組成物について、全金属含有量に対する前記第1の金属の原子パーセントが20%〜80%であり、前記第2の金属の原子パーセントが20%〜80%である、請求項1記載の方法。
- 前記前駆体組成物が少なくとも1種類の溶媒をさらに含む、請求項1記載の方法。
- 前記前駆体組成物が25℃で100cps以下の粘度を有する、請求項1記載の方法。
- 前記第1の金属錯体および前記第2の金属錯体がそれぞれ金属中心を1個だけ含む、請求項1記載の方法。
- 前記第1の金属錯体が少なくとも1つのアルキルカルボキシレート配位子を含む、請求項1記載の方法。
- 前記第1の金属錯体が少なくとも1つのアミノ多座配位子(multidentate amino ligand)を含む、請求項1記載の方法。
- 前記第2の金属錯体が少なくとも1つのチオエーテル配位子を含む、請求項1記載の方法。
- 前記第2の金属錯体が少なくとも1つのアルキルカルボキシレート配位子を含む、請求項1記載の方法。
- 少なくとも1つの堆積構造を形成するために、少なくとも1種類の前駆体組成物を少なくとも1つの基板上に堆積させる工程であって、該前駆体組成物が、少なくとも1種類の第1の金属を含む少なくとも1種類の第1の金属錯体と、該第1の金属錯体とは異なりかつ該第1の金属とは異なる少なくとも1種類の第2の金属を含む、少なくとも1種類の第2の金属錯体とを含む、少なくとも2種類の金属錯体を含む、工程、
該第1の金属および該第2の金属が処理構造中で該第1の金属および該第2の金属の元素形態を形成するように該堆積構造を処理する工程、および
少なくとも前記第2の金属を含むナノ多孔質材料とするために前記第1の金属の少なくとも一部を除去する工程を含む、方法であって、
該少なくとも1種類の第1の金属錯体が銀錯体であり、該少なくとも1種類の第2の金属錯体が金錯体である、方法。 - 前記除去工程が化学的除去である、請求項11記載の方法。
- 前記除去工程が電気化学的除去ではない、請求項11記載の方法。
- 前記除去工程が酸によって行われる、請求項11記載の方法。
- 第1の金属と、該第1の金属用の、少なくとも1つの第1の配位子および該第1の配位子とは異なる少なくとも1つの第2の配位子とを含む、少なくとも1種類の第1の金属錯体;
該第1の金属錯体とは異なり、かつ第2の金属と、該第2の金属用の、少なくとも1つの第1の配位子および該第1の配位子とは異なる少なくとも1つの第2の配位子とを含む、少なくとも1種類の第2の金属錯体;および
少なくとも1種類の溶媒
を含む、組成物であって、
該少なくとも1種類の第1の金属錯体が、少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つのアミン配位子を含む銀錯体であり、該少なくとも1種類の第2の金属錯体が、少なくとも1つの硫黄含有配位子および少なくとも1つのカルボキシレート配位子を含む金錯体である、組成物。 - 酸化状態(I)の少なくとも1種類の第1の金属と、少なくとも1つの第1の配位子がアミンであり少なくとも1つの第2の配位子がカルボキシレートアニオンである少なくとも2つの配位子とを含む、中性の不斉錯体である、少なくとも1種類の第1の金属錯体;
酸化状態(I)の少なくとも1種類の第2の金属と、少なくとも1つの第1の配位子が硫黄化合物であり少なくとも1つの第2の配位子が該第1の金属錯体の該カルボキシレートアニオンである少なくとも2つの配位子とを含む、中性の不斉錯体である、該第1の金属錯体とは異なる少なくとも1種類の第2の金属錯体;および
少なくとも1種類の有機溶媒
を含む、組成物であって、
全金属含有量に対する該第1の金属の原子パーセントが20%〜80%であり、該第2の金属の原子パーセントが20%〜80%であり、かつ
均一組成物である、組成物。 - 少なくとも1種類の第1の金属錯体および少なくとも1種類の第1の溶媒を含む少なくとも1種類の第1の前駆体組成物と、該第1の金属錯体とは異なる少なくとも1種類の第2の金属錯体および少なくとも1種類の第2の溶媒を含む少なくとも1種類の第2の前駆体組成物とを組み合わせる工程であって、該第1および第2の前駆体組成物、該第1および第2の溶媒、ならびに該第1および第2の金属錯体の配位子の量が、均一組成物を形成するように選択される、工程
を含み、
該少なくとも1種類の第1の金属錯体が、少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つのアミン配位子を含む銀錯体であり、該少なくとも1種類の第2の金属錯体が、少なくとも1つの硫黄含有配位子および少なくとも1つのカルボキシレート配位子を含む金錯体である、方法。 - 第1の金属錯体がアミノ多座配位子を含み、第2の金属錯体がチオエーテル配位子を含む、請求項15記載の組成物。
- 第1の金属錯体が、少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つのアミン配位子を含み、第2の金属錯体が、少なくとも1つのカルボキシレート配位子および少なくとも1つの硫黄含有配位子を含む、請求項11記載の方法。
- (i)第1の金属錯体の量および第2の金属錯体の量の選択、(ii)第1および第2の金属用の第1の配位子の選択および第2の配位子の選択、ならびに(iii)溶媒の選択が、均一組成物を与えるように適合している、請求項15記載の組成物。
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