KR20120135479A - 팔라듐 전구체 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 팔라듐염과 유기아민을 포함하고, 실질적으로 물이 없는 비-촉매성 팔라듐 전구체 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 용액 가공 방법의 사용을 허용하여 전자 장치용 전기회로(circuitry) 또는 경로를 형성하기 위한 패턴을 포함하는 다양한 기재 위에 팔라듐층을 형성한다.
Description
본 발명은 2011년 6월 6일에 출원된 미국 특허 출원 제13/153,856호 및 2011년 11월 7일에 출원된 미국 특허 출원 제13/290,825호를 우선권 주장하며, 상기 출원들의 전체 내용은 인용에 의해 본 발명에 모두 포함된다.
본 발명은 다양한 기재 위에 팔라듐층을 증착 및 형성하기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다. 상기 조성물은 용액일 수 있고, 예를 들면, 스핀 코팅, 딥 코팅 및 잉크젯 인쇄를 포함하는 용액 증착 방법에 의해 전자 장치 또는 그 부품과 같은 물체에 코팅, 인쇄 등을 하기 위해 사용될 수 있다.
팔라듐(Pd)은 많은 독특한 특성을 갖는 희귀 금속으로서, 그 사용 범위가 광범위하다. 예를 들면, 팔라듐은 자동차의 촉매 변환기에 사용되어 연소 부산물을 덜 유해한 물질로 변환시킨다. 또한, 팔라듐은 많은 전자 장치, 세라믹 캐패시터(capacitor), 연료 전지 등에 사용된다. 팔라듐 구조는 이러한 장치 내에 전통적으로 전기도금, 스퍼터링(sputtering) 또는 화학 기상 증착(CVD, chemical vapor deposition)에 의해 형성된다.
팔라듐 구조를 형성하기 위한 저비용의 접근법을 사용하는 것이 바람직할 것이다. 팔라듐 증착에 사용될 수 있는 용액-가공형(solution-processable) 조성물에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 다양한 구현예에서는 다양한 기재 위에 팔라듐층 및/또는 구조를 형성하기 위해 사용될 수 있는 용액 가공형 팔라듐 전구체 조성물이 개시된다. 상기 조성물은 예컨대 팔라듐층을 갖는 패턴과 같이 기재를 코팅 및 인쇄하기에 유용하며, 전기적으로 전도성인 부재, 경로(pathway) 및/또는 전자 장치 회로의 제조용으로 사용될 수 있다. 결과물인 팔라듐층 및/또는 구조는 실질적으로 균일하고, 저온에서 높은 전도도 및 양호한 부착성을 나타낸다.
본 발명은 액체-기반의 증착 방법과 함께 사용되어 물체 또는 기재 위에 팔라듐층을 제조할 수 있는 팔라듐 전구체 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 팔라듐 전구체 조성물은 팔라듐염과 유기아민을 포함하며, 실질적으로 물이 없다. 다른 구현예에서, 본 발명의 팔라듐 전구체 조성물은 실질적으로 물이 없고 실질적으로 환원제가 없다. 어떤 구현예에서, 상기 유기아민은 착화제 및 용매 모두로서 기능한다. 다른 구현예에서, 상기 유기아민은 착화제로만 기능하며, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 제2 유기 용매를 추가로 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 유기아민은 착화제로만 기능하며, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 물과 혼합되지 않는 제2 유기 용매를 추가로 포함할 수 있다. 다른 특정 구현예에서, 상기 유기아민은 착화제 및 용매 모두로서 기능하며, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 제2 유기 용매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 전구체 조성물은 저온에서 높은 전도도와 양호한 부착성을 갖는 팔라듐층으로 가공될 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 필수적으로 팔라듐염과 적어도 하나의 유기아민으로 이루어진다. 다른 특정 구현예에서, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 필수적으로 팔라듐염, 적어도 하나의 유기아민 및 물과 혼합되지 않는 유기 용매로 이루어진다.
상기 팔라듐염은 팔라듐 카르복실레이트, 팔라듐 클로라이드, 팔라듐 나이트레이트, 팔라듐 설페이트, 팔라듐 아이오다이드, 팔라듐 시아나이드, 에틸렌디아민 팔라듐 클로라이드, 테트라아민팔라듐 브로마이드, 비스(아세틸아세토네이토) 팔라듐, 디아민 디니트로 팔라듐, 또는 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
어떤 구현예에서, 상기 팔라듐염은 Pd(OOCR1)X(OOCR2)2-X의 일반 구조를 갖는 팔라듐 카르복실레이트로서, 상기 R1 및 R2는 독립적으로 수소, 1 내지 11개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 2 내지 약 13개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 및 2 내지 약 13개의 탄소 원자를 갖는 알키닐로부터 선택된다. R1 또는 R2 상의 수소 원자는 -CHO, -OH, 할로겐 등과 같은 다른 작용기로 치환될 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 팔라듐 카르복실레이트는 팔라듐 아세테이트, Pd(O-CO-CH3)2이다. 수 X는, 예를 들면, 0, 0.01, 0.1, 1, 1.5, 1.57, 2.0 등과 같은 0 내지 2의 임의의 수일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상기 팔라듐염은 팔라듐 카르복실레이트이다.
상기 팔라듐염은 분자 화합물임을 주목해야 한다. Pd-Pd 결합이 상기 분자 화합물 내에 존재할 수 있다. 그러나, 상기 팔라듐염은 나노입자 또는 유사한 물질인 것으로 간주되어서는 안된다. 상기 염 내의 팔라듐 원자는 0가(zero valent)가 아니지만, 팔라듐 원자는 나노입자 형태 내에서는 0가이다.
상기 유기아민은 착화제로 기능할 수 있다. 일반적으로, 상기 유기아민은 임의의 1차, 2차 또는 3차 아민일 수 있다. 상기 유기아민은 또한 모노아민, 디아민 또는 폴리아민일 수 있다. 또한, 하나 이상의 유기아민의 조합이 고려될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 유기아민은 하나, 둘 또는 그 이상의 식 (I)의 아민기를 함유할 수 있다:
상기에서, A, B 및 C는 독립적으로 수소 및 유기기로부터 선택되며, 적어도 하나는 유기기이다. 상기 3차 아민이 하나 이상의 이러한 아민기를 함유할 때, 상기 질소 원자는 서로 직접 결합되지 않는다. 상기 유기기는 적어도 하나의 탄소 원자를 함유한다. 예시적인 유기기는 알킬, 아릴, 치환된 알킬 및 치환된 아릴을 포함한다. 유기기 A, B 및 C 중 임의의 두 개는 고리 구조를 형성할 수 있다.
보다 특정한 구현예에서, 상기 팔라듐 전구체 조성물 내에 존재하는 유기아민(들)은 물과 혼합되지 않는다. 일반적으로 물과 혼합되지 않는 유기아민은 아민기 당 적어도 8개의 탄소 원자를 함유한다. 특정 구현예에서, 상기 유기아민은 단지 하나의 질소 원자만을 갖는다(즉, 모노아민). 예시적인 물과 혼합되지 않는 예시적인 유기아민은 식 NH2-R3의 1차 지방족 아민을 포함하며, 이 때 상기 R3은 8 내지 약 18개의 탄소 원자를 갖는 알킬로서, 특히 R3이 선형 알킬 사슬이다. 또한, 식 NHR4R5와 같은 몇몇 2차 지방족 아민은 물과 혼합되지 않으며, 상기 R4 및 R5는 독립적으로 4 내지 약 18개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다. 또한, 식 NR6R7R8와 같은 몇몇 3차 지방족 아민은 물과 혼합되지 않으며, 상기 R6, R7 및 R8은 독립적으로 3 내지 약 18개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다.
구현예에서, 상기 유기아민은 또한 용매로 기능하며, 상기 팔라듐염은 상기 유기아민 내에 "용해된다". 따라서, 상기 유기아민은 액상이어야 한다. 다양한 유기아민의 녹는점이 상이하기 때문에, 상기 팔라듐 전구체 조성물의 온도는 실온보다 높을 수 있다. 예를 들면, 도데실아민은 28-30℃의 녹는점을 갖고, 헥사데실아민은 43-46℃의 녹는점을 가지며, 옥타데실아민은 53℃의 녹는점을 갖는다. 어떤 구현예에서, 상기 유기아민은 실온 이하의 녹는점을 포함하는 50℃ 이하의 녹는점 또는 40℃ 이하의 녹는점을 갖는다. 달리 말하면, 상기 유기아민은 실온에서 액체이다. 실온에서 액체인 유기아민의 어떤 예는 옥틸아민(mp=-1℃), 디아미노프로판(mp=-12℃) 및 트리프로필아민(mp=-94℃)을 포함한다. 상기 액상/낮은 녹는점은 균일한 팔라듐층을 달성하는데 중요하다. 낮은 녹는점을 갖는 유기아민이 사용되면, 상기 전구체 조성물을 액체 증착한 후 비결정형(amorphous) 층이 형성될 것이다. 반면에, 높은 녹는점을 갖는 유기아민은 상기 전구체 조성물의 증착 후에 결정이 될 것이며, 이는 최종 팔라듐층 내에 높은 표면 거칠기 및 구멍을 초래할 수 있다. 구현예에서, 상기 팔라듐 전구체 조성물의 온도는 실온에서 약 80℃까지일 수 있다. 상기 온도는, 예를 들면, 상기 팔라듐염과 유기아민 사이의 발열 반응으로 인해 외부 열 공급원 없이 일어날 수 있다.
어떤 구현예에서, 상기 유기아민은 아미노산 화합물이 아니다. 달리 말하면, 식 (I)과 관련하여, A, B 또는 C 모두 -COOH 기로 치환되지 않는다. 어떤 다른 구현예에서, 상기 유기아민은 아미노산 화합물일 수 있다(즉, A, B 및 C 중 적어도 하나는 -COOH로 치환된다).
보다 특정한 구현예에서, 상기 유기아민은 1차 모노아민, 즉 식 NH2-R3의 화합물이며, 상기 R3은 약 5 내지 약 14개의 탄소 원자, 또는 8 내지 약 18개의 탄소 원자를 포함하는 약 2 내지 약 18개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다.
이론에 의해 한정됨이 없이, 상기 팔라듐염과 유기아민은 팔라듐 아민 착물(complex)을 형성하는 것으로 여겨진다. 이는 보통 색의 변화에 의해 확인된다. 예를 들면, 팔라듐 아세테이트는 톨루엔 내에서 붉은색 용액이지만, 옥틸아민과 같은 유기아민이 첨가되면 상기 용액은 연노랑 색으로 변한다. 상기 팔라듐 아민 착물은 상기 팔라듐염이 용해되는 것을 도와주어 상기 염의 높은 로딩(loading)을 허용하며, 그 결과 상기 전구체 조성물 내의 팔라듐 함량이 높게 된다. 구현예에서, 상기 팔라듐 아민 착물은 용해되고, 결과물인 전구체 조성물은 투명한 용액이다. 상기 조성물은 또한 비-착화된(non-complexed) 팔라듐염 분자를 포함할 수 있음을 주목해야 한다. 특정 구현예에서, 상기 조성물은 비-착화된 형태 내에 팔라듐 아민 착물과 과량의 유기아민을 포함한다.
다른 특정한 구현예에서, 상기 팔라듐 아민 착물은 모노아민으로부터 형성된다. 특히, 상기 모노아민은 식 NH2-R3의 1차 알킬 모노아민일 수 있으며, 상기 R3은 적어도 8개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다.
상기 전구체 조성물 내의 팔라듐과 유기아민은 착물을 형성한다. 팔라듐은 유기 합성에서 때때로 촉매로 사용됨을 주목해야 한다. 유기 합성 반응이 유기아민 시약을 함유할 때, 유기 반응에서 팔라듐 유기아민 착물이 형성될 수 있다. 이것은 몇 가지 측면에서 본 발명과 상이하다. 첫 번째, 상기 합성 반응에서 팔라듐은 촉매로서 기능하지만, 본 발명의 전구체 조성물에서 팔라듐은 팔라듐층을 위한 금속 공급원을 제공하며, 촉매로서 작용하지 않는다. 두 번째, 상기 합성 반응에서 유기아민은 반응물로 기능하지만, 본 발명의 전구체 조성물에서 유기아민은 착화제 및/또는 용매로서 기능한다. 세 번째, 상기 합성 반응에서 팔라듐은 촉매량으로 사용되지만, 상기 전구체 조성물에서 팔라듐은 단지 주요 성분들 중 하나이다. 일반적으로, 본 발명에 있어서 상기 전구체 조성물은 비-촉매성 조성물이다. 달리 말해서, 상기 팔라듐 아민 착물은 2가지 반응물로부터 생성물을 형성하는데 사용되지 않는다. "비-촉매성"이란 용어는 상기 팔라듐 전구체 조성물 내의 팔라듐은 촉매로서 기능하지 않는다는 사실을 나타낸다. 이것은 상기 유기아민이 상기 전구체 조성물 내에서 제3 화합물의 일부가 되지 않음으로부터 알 수 있다. 달리 말하면, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 상기 유기아민과 공유결합된 임의의 화합물을 함유하지 않는다.
구현예에서, 상기 유기아민 대 팔라듐염의 몰 비는 약 1:1 내지 약 10:1이다. 보다 특정한 구현예에서, 상기 유기 아민 대 팔라듐염의 몰 비는 약 1:1 내지 약 5:1, 또는 약 2:1 내지 약 5:1, 또는 약 2:1 내지 약 3:1이다. 어떤 구현예에서, 상기 유기아민 대 팔라듐염의 몰 비는 상기 유기아민 내에 팔라듐염이 잘 용해되는 것을 보장하도록 적어도 2:1이다.
다른 특정한 구현예에서, 팔라듐염과 유기아민의 특정한 조합이 고려된다. 상기 구현예에서, 상기 팔라듐염과 유기아민 내의 탄소 원자의 총 수가 조합되며, 이들은 총 10 이상이다. 예를 들면, 상기 팔라듐염이 팔라듐 카르복실레이트 Pd(OOCR1)X(OOCR2)2-X이고 상기 유기아민이 옥틸아민 N2H-R3이면, 탄소 원자의 총 수는 R3 내의 탄소 원자 + (R1 내의 탄소 원자×X) + (R2 내의 탄소 원자×(2-X)) + 2이다. 특정 예로서, 상기 팔라듐염이 팔라듐 아세테이트 Pd(OCOCH3)2이고 상기 유기아민이 옥틸아민이면, 탄소 원자의 총 수는 12이며, 이 중에서 4는 아세테이트 유래이고 8은 유기아민 유래이다. 상기 총 수는 상기 팔라듐염과 유기아민의 화학식에 기초한다. 상기 총 수는 상기 팔라듐염과 유기아민의 상대량의 차이에 따라 변하지 않으며, 상기 2가지 성분들의 몰% 또는 중량%의 수와 상관되지 않는다. 다른 구현예에서, 상기 팔라듐염과 유기아민 내의 탄소 원자의 총 수는 적어도 10, 또는 적어도 11, 또는 적어도 12이다.
구현예에서, 물과 혼합되지 않는 다른 유기 용매가 포함될 수 있으며, 달리 말하면 물과 혼합되지 않는 제2 유기 용매가 사용될 수 있다. 주어진 유기 용매가 약 동일한 양의 부피로 물과 혼합될 때, 만일 침강 후에 (시각적으로 또는 광 산란 또는 굴절률 같은 기구에 의해) 상 분리가 검출되면, 상기 용매는 물과 혼합되지 않는 것으로 간주된다. 상기 팔라듐염, 유기아민 및 결과물인 팔라듐 아민 착물은 상기 제2 용매 내에 용해되어야 한다. 예를 들면, 상기 제2 용매에 첨가된 주어진 성분의 양의 적어도 1 wt%, 또는 적어도 10 wt%를 포함하는 상기 첨가된 양의 적어도 0.5 wt%는 용해되어야 한다. 상기 비-용해성 부분은, 예를 들면, 여과에 의해 상기 전구체 조성물로부터 제거될 수 있다.
임의의 적합한 물과 혼합되지 않는 유기 용매가 상기 제2 용매용으로 사용될 수 있다. 어떤 구현예에서, 상기 제2 유기 용매는, 예를 들면, 치환된 탄화수소 또는 방향족 탄화수소 용매와 같은 탄화수소 용매일 수 있다.
특정 구현예에서, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 임의의 물을 함유하지 않아야 한다. 달리 말하면, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 물을 포함하는데 실패하거나, 실질적으로 물이 없다. 그러나, 이러한 표현은 물이 절대적으로 없는 것을 필요로 하는 것은 아님을 주목해야 한다. 다양한 성분 또는 주위/대기 조건 유래의 일부 잔류수가 상기 전구체 조성물 내에 존재할 수 있다. 예를 들면, 옥틸아민은 전형적으로 최대 0.1 wt% 물 함량의 명세를 갖는 고체이고, 또는 트리부틸아민은 전형적으로 최대 0.3 wt% 물 함량의 명세를 갖는 고체이다. 이러한 양의 물은 잔류하는 것으로 간주되어야 하며, 이러한 양의 물을 함유하는 전구체 조성물은 실질적으로 물이 없는 것으로 간주되어야 한다.
어떤 다른 구현예에서, 물 및/또는 물과 혼합되는 용매가 상기 팔라듐 전구체 조성물 내에 존재할 수 있다. 그러나, 어떤 구현예에서, 물 및/또는 물과 혼합되는 용매의 양(중량 기준)은 유기아민의 양 이하이다. 예시적인 물과 혼합되는 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올과 같은 알코올; 글리콜, 아세톤, 테트라히드로푸란(THF), 디클로로메탄, 에틸 아세테이트, 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 아세트산, 아세토니트릴 및 디옥산을 포함한다. 임의의 적합한 농도의 물 및/또는 물과 혼합되는 용매(들)가 존재할 수 있다.
상기 팔라듐염은 전형적으로 상기 전구체 조성물의 약 1 내지 약 50 중량%(wt%)를 구성한다. 보다 특정한 구현예에서, 상기 팔라듐염은 상기 전구체 조성물의 약 5 wt% 내지 약 30 wt%를 구성한다.
상기 전구체 조성물은, 예를 들면, 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 코발트(Co), 아연(Zn), 백금(Pt) 등과 같은 다른 금속 종을 추가로 포함할 수 있다. 상기 다른 금속 종은, 예를 들면, 금속 염의 형태로 다른 출발 성분으로 도입될 수 있다.
상기 팔라듐 전구체 조성물은 30 mN/m 이하, 또는 28 mN/m 이하, 또는 예를 들면, 약 23 mN/m 내지 약 30 mN/m를 포함하는 33 mN/m 이하의 표면 장력을 갖는다. 이러한 낮은 표면 장력은 기재 위에 균일한 팔라듐 코팅이 형성될 수 있게 한다. 적합한 유기아민 또는 물과 혼합되는 제2 유기 용매를 선택하면 원하는 표면 장력을 제공한다. 상기 팔라듐 전구체 조성물은 약 0.8 내지 약 50 cp, 또는 약 2 내지 약 30 cp를 포함하는 약 0.8 내지 약 100 cp의 점도를 갖는다.
어떤 구현예에서, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 환원제를 함유하지 않거나, 실질적으로 환원제가 없다. 이러한 환원제의 어떤 예는 포름산 및 포름산염 또는 에스테르, 하이포포스파이트(hypophosphite), 히드라진, 암모늄 화합물, 아민 보란 화합물, 알칼리 금속 보로하이드라이드, 옥살산, 알칼리 또는 알칼리 토류(earth) 설파이트 등을 포함한다.
상기 팔라듐 전구체 조성물은 용액 증착을 통해 팔라듐 코팅 또는 층을 임의의 기재 또는 물체 위에 도포하기 위해 사용될 수 있다. 상기 팔라듐 전구체 조성물은 상기 기재 위에 용액 증착될 수 있다.
이후, 미리 증착된 팔라듐 전구체 조성물을 가열하여 상기 기재 위에 팔라듐층을 형성한다. 상기 가열은 상기 팔라듐 아민 착물 또는 팔라듐염이 열적으로 분해되어 고체 팔라듐층을 형성하게 한다. 반대로, 비전해 도금에서, 상기 팔라듐염 또는 착물은 화학적으로 팔라듐으로 환원된다. 상기 가열은 약 80℃ 내지 약 350℃의 온도에서 수행될 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 가열은 100℃ 이상, 또는 약 120℃ 내지 약 300℃, 또는 약 150℃ 내지 약 250℃의 온도, 또는 200℃ 이하의 온도, 또는 150℃ 이하의 온도에서 수행된다. 사용되는 기재와 무관하게, 상기 가열 온도는 임의의 미리 증착된 층(들) 또는 상기 기재(단층 기재 또는 다층 기재)의 특성에 불리한 변화를 일으키지 않는 온도인 것이 바람직하다. 상기 가열은 상기 팔라듐층의 크기 및 가열 방법에 따라 30분까지의 기간 동안 수행될 수 있으며, 0.1초만큼 짧은 기간 동안일 수도 있다. 상기 가열은 공기 중, 불활성 분위기 중(예를 들면, 질소 또는 아르곤 하), 또는 환원 분위기(예를 들면, 1 내지 약 20 부피%의 수소를 함유하는 질소 하)에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 가열은 보통의 대기압 하, 또는 예를 들면 약 1,000 밀리바(millibar) 내지 약 0.01 밀리바의 감압에서 수행될 수 있다. 가열 기술의 예는 열 가열(예를 들면, 핫플레이트, 오븐 및 버너), 적외선("IR") 조사, 레이저빔, 섬광, 마이크로파 조사, 또는 UV 조사, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
어떤 구현예에서, 상기 가열 동안에 적어도 일부의 팔라듐 유기아민 착물은 먼저 제자리에서(in-situ) 팔라듐 나노입자를 형성한다. 이어서, 상기 팔라듐 나노입자는 연속적이고 균일한 팔라듐층으로 유착된다. 팔라듐 나노입자가 형성되는 상기 중간 단계는 최종 팔라듐 필름의 균일성을 증가시킬 것이다. 이것은 중간 나노입자의 형성을 통하지 않고 상기 팔라듐염이 팔라듐층 내로 직접 증착되는 종래 무전해 도금 방법과 상이하다. 추가 구현예에서, 상기 팔라듐 유기아민 착물의 대부분은 제자리에서 팔라듐 나노입자를 형성한다. 상기 팔라듐 나노입자의 형성은 가열시 상기 증착된 팔라듐 유기아민 착물의 색 변화에 의해 확인된다. 은색의 금속성 팔라듐층의 형성 이전에 종종 검은색이 관찰되는데, 이는 상기 가열 단계 동안에 팔라듐 나노입자 중간체가 형성되었음을 나타낸다.
상기 팔라듐 전구체 조성물을 가열하여 상기 팔라듐층을 형성할 때, 상기 전구체 조성물의 온도는 상기 용액 증착 동안에 상기 전구체 조성물의 온도보다 증가된다는 것을 주목해야 한다. 전술한 바와 같이, 상기 전구체 조성물의 온도는 상기 용액 증착 동안에 상기 유기아민이 액상인 것을 보장하기 위해 실온 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 개시된 증착 방법을 반복하여 상기 물체 위에 더 두꺼운 팔라듐층을 구축할 수 있다. 예를 들면, 구현예에서, 상기 최종 층의 두께는 약 10 ㎚ 내지 약 50 ㎛, 또는 약 50 ㎚ 내지 약 30 ㎛, 또는 약 50 ㎚ 내지 약 5 ㎛, 또는 약 80 ㎚ 내지 약 1 ㎛일 수도 있다. 이와 관련하여, 복수의 용액 증착 단계를 수행하고, 이어서 한 번 가열하여 최종 층을 형성할 수 있다. 다른 한편으로, 용액 증착 및 가열 단계를 복수 회 반복하여 몇 개의 얇은 층으로부터 두꺼운 층을 구축할 수 있다.
가열 전, 상기 팔라듐염 또는 팔라듐 아민 착물을 함유하는 구조 또는 필름은 전기적으로 절연되거나, 또는 매우 낮은 전기 전도도를 가질 수 있다. 가열 결과 전기적으로 전도성인 팔라듐층이 된다. 가열에 의해 제조된 팔라듐층의 전도도는, 예를 들면, 약 100 시멘스/센티미터("S/㎝") 이상, 약 1,000 S/㎝ 이상, 약 2,000 S/㎝ 이상, 약 5,000 S/㎝ 이상, 약 10,000 S/㎝ 이상, 또는 약 50,000 S/㎝ 이상이다.
어떤 구현예에서, 가열 전, 상기 팔라듐염 또는 팔라듐 아민 착물을 함유하는 구조는 비결정형이다. 어떤 특정한 구현예에서, 상기 팔라듐 유기아민 착물은 가열 전에 액상을 유지한다.
다른 구현예에서, 상기 팔라듐층은 전도성이 아니다. 가열은 상기 팔라듐 착물이 팔라듐으로 분해되도록 하지만, (염으로부터의) 다른 이온 또는 잔류량의 유기아민 및 그 분해된 형태의 존재로 인해, 또는 상기 전구체 조성물 내의 폴리머와 같은 절연성 첨가제의 존재로 인해, 상기 팔라듐층은 필수적으로 전도성인 것은 아니다. 그러나, 상기 팔라듐층은 반짝이는 금속성 흰색을 갖는다.
어떤 구현예에서, 상기 물체 또는 기재 위에 팔라듐층을 제조 및 얻기 위하여 환원제가 필요하지 않을 수 있다. 따라서, 이러한 환원제는 상기 팔라듐 전구체 조성물 내에 존재하지 않으며, 추가적인 공정 단계로서 별도로 첨가되지 않는다.
특정 구현예에서, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 필수적으로 하나 이상의 팔라듐염과 하나 이상의 유기아민으로 이루어진다. 상기 전구체 조성물은 용액-가공형이라는 기본적인 특성을 갖는다. 상기 전구체 조성물은 환원제를 함유하지 않는다. 특정 구현예에서, 상기 유기아민은 1차 모노아민이다.
본 발명에서 사용되는 방법은 와이어의 코팅용으로 사용될 수 있음이 특별히 고려된다. 임의의 와이어가 상기 와이어의 직경, 형태 또는 길이와 무관하게 상기 팔라듐 전구체 조성물로 코팅될 수 있음을 주목해야 한다. 유기 물질(예컨대, 플라스틱) 및 무기 물질(예컨대, 구리) 모두 상기 와이어의 기재로 사용될 수 있다. 상기 와이어는 노출될(bare)(즉, 다른 층으로 덮히지 않을) 수 있거나, 코어(core) 주변에 다른 층을 부가함으로써 절연될 수 있다. 상기 와이어는 한 가닥(즉, 솔리드(solid)), 여러 가닥 및/또는 꼬일 수 있다. 예시적인 무기 물질은 구리, 알루미늄, 텅스텐, 산화아연, 규소 등과 같은 금속을 포함한다. 예시적인 플라스틱 와이어는 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아미드(Nylor), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트 등으로 만들어진 와이어를 포함한다.
선택적으로, 상기 팔라듐 전구체 조성물을 통해 물체(즉, 와이어)를 인발하기 전에 수용층이 도포될 수 있다. 상기 수용층은 상기 물체 위에 상기 전구체 조성물이 부착하는 것을 향상시킬 수 있다. 임의의 적합한 수용층이 사용될 수 있다. 예시적인 수용층은, 예를 들면, 실란, 특히 아미노기를 포함하는 실란으로부터 형성될 수 있다.
필요시, 상기 팔라듐층의 맨 위에 추가적인 층이 도포될 수 있다(상기 추가적인 층은 오버코트(overcoat)층으로 불릴 수 있다). 본 기술분야에 공지된 임의의 층, 특히 양호한 스크래치 저항성을 갖는 물질이 도포될 수 있다.
도 1은 본 발명에 개시된 방법을 설명하는 개략적인 도해이다. 단계 100에서, 팔라듐 전구체 코팅 용액(12)이 용기(14) 내에 존재한다. 와이어(20)는 상기 코팅 용액을 통해 인발되어 상기 와이어 위에 코팅(22)을 형성한다. 이것은 상기 와이어가 연속적으로 생산되도록 한다는 것을 주목해야 한다. 다음으로, 단계 200에서, 상기 코팅(22)은 열에 노출시킴으로써 어닐링(annealing)된다. 그 결과는 팔라듐층(32)을 갖는 와이어(30)이다. 원래의 와이어(20)는 그 위에 상기 팔라듐층이 위치하는 기재로 작용한다.
도 2는 최종 와이어(30)의 단면도이다. 가운데는 원래의 와이어(20)이다. 전술한 바와 같이, 상기 원래의 와이어(20)는 상기 팔라듐층을 수용하기 전에 코어(21) 및 다른 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 원래의 와이어는 수용층(23)을 포함할 수 있다. 팔라듐층(32)은 상기 와이어(20)를 덮고 있다. 오버코트층(34)이 상기 팔라듐층(32)을 둘러쌀 수 있다.
상기 팔라듐 전구체 조성물을 통해 상기 와이어를 인발하기 전에 상기 와이어를 청소하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은, 예를 들면, 상기 와이어를 이소프로판올로 닦거나, 상기 와이어의 표면에 플라즈마 처리를 이용함으로써 수행될 수 있다. 이것은 균일한 코팅을 유지하는데 도움을 줄 것이다.
또한, 상기 팔라듐 전구체 조성물은 박막 트랜지스터(FT), 유기 발광 다이오드(OLED), 라디오 주파수 인식(RFID) 태그, 광전지와 같은 전자 장치, 및 전도성 부재 또는 부품을 포함하는 다른 전자 장치에서 전극, 전도성 라인, 전도성 패드, 전도성 트랙, 회로, 경로, 채널, 전도성 코팅, 전도성 필름 등과 같은 전기적으로 전도성인 부재를 형성하는데 유용할 수 있다.
도 4 내지 도 7은 어떤 상이한 구조의 박막 트랜지스터를 예시한다. 상기 팔라듐 전구체 조성물은, 예를 들면, 상기 트랜지스터 내에 임의의 전극(게이트, 소스, 드레인)을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 바텀(bottom)-게이트 바텀-콘택(contact) TFT 형상(configuration)을 예시한다. 상기 TFT(310)는 게이트 전극(318) 및 게이트 유전체층(314)과 접촉하고 있는 기재(316)를 포함한다. 본 명세서에서 상기 게이트 전극(318)은 상기 기재(316)의 맨 위에 그려지지만, 상기 게이트 전극은 또한 상기 기재 내의 홈부(depression) 내에 위치할 수도 있다. 상기 게이트 유전체층(314)은 상기 게이트 전극(318)을 소스 전극(320), 드레인 전극(322) 및 반도체층(312)으로부터 분리하는 것이 중요하다. 상기 반도체층(312)은 상기 소스 및 드레인 전극(320, 322) 사이로 이어진다. 상기 반도체는 상기 소스 및 드레인 전극(20, 22) 사이의 채널 길이를 갖는다.
도 5는 본 발명에 따른 바텀-게이트 탑-콘택 TFT 형상을 예시한다. 상기 TFT(330)는 게이트 전극(338) 및 게이트 유전체층(334)과 접촉하는 기재(336)를 포함한다. 상기 반도체층(332)은 상기 게이트 유전체층(334)의 맨 위에 위치하며, 상기 소스 및 드레인 전극(340, 342)으로부터 유전체층을 분리한다.
도 6은 본 발명에 따른 바텀-게이트 바텀-콘택 TFT 형상을 예시한다. 상기 TFT(350)는 게이트 전극으로도 작용하는 기재(356)를 포함하며, 게이트 유전체층(354)과 접촉한다. 상기 소스 전극(360), 드레인 전극(362) 및 반도체층(352)은 상기 게이트 유전체층(354)의 맨 위에 위치한다.
도 7은 본 발명에 따른 탑-게이트 탑-콘택 TFT 형상을 예시한다. 상기 TFT(370)는 상기 소스 전극(380), 드레인 전극(382) 및 반도체층(372)과 접촉하는 기재(376)를 포함한다. 상기 반도체층(372)은 상기 소스 및 드레인 전극(380, 382) 사이로 이어진다. 상기 게이트 유전체층(374)은 상기 반도체층(372)의 맨 위에 있다. 상기 게이트 전극(378)은 상기 게이트 유전체층(374)의 맨 위에 있으며, 상기 반도체층(372)과 접촉하지 않는다.
박막 트랜지스터는 일반적으로 상기 소스 전극, 드레인 전극 및 선택적인 게이트 전극에 더하여 기재, 유전체층 및 반도체층을 포함한다.
상기 기재는 규소, 유리 플레이트, 플라스틱 필름 또는 시트 및 다양한 금속을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 물질로 이루어질 수 있다. 구조적으로 유연한 장치에 있어서, 예를 들면, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드 시트 등과 같은 플라스틱 기재가 바람직할 수 있다. 상기 기재의 두께는 약 10 ㎛ 내지 10 ㎜ 이상일 수 있으며, 예시적인 두께는 특히 유연한 플라스틱 기재의 경우 약 50 내지 100 ㎛이고, 유리 또는 규소와 같은 단단한 기재의 경우 약 0.5 내지 약 10 ㎜이다.
상기 유전체층은 일반적으로 무기 물질 필름, 유기 폴리머 필름 또는 유기-무기 복합체(composite) 필름일 수 있다. 상기 유전체층으로 적합한 무기 물질의 예는 산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 바륨 티타네이트, 바륨 지르코늄 티타네이트 등을 포함한다. 상기 유전체층은 상기 게이트 전극의 형성에서 개시된 방법을 포함하는 본 기술분야에 공지된 종래 방법을 이용하여 형성된다.
상기 유전체층은 표면 개질제를 이용하여 표면이 개질될 수 있다. 예시적인 표면 개질제는 헥사메틸디실라잔(HMDS), 옥틸트리클로로실란(OTS-8), 옥타데실트리클로로실란(ODTS-18) 및 페닐트리클로로실란(PTS)과 같은 유기실란을 포함한다. 상기 반도체층은 상기 개질된 유전체층 표면과 직접 접촉할 수 있다. 상기 접촉은 완전하거나 부분적일 수 있다. 또한, 상기 표면 개질은 상기 유전체층 및 반도체층 사이에 계면층을 형성하는 것으로 간주될 수 있다.
상기 반도체층은 일반적으로 유기 반도체 물질로부터 제조된다. 유기 반도체의 예는 안트라센, 테트라센, 펜타센 및 치환된 펜타센과 같은 아센(acene), 페릴렌, 풀러렌, 올리고티오펜, 폴리티오펜 및 그 치환된 유도체, 폴리피롤, 폴리-p-페닐렌, 폴리-p-페닐비닐리덴, 나프탈렌디카르복시산 이무수물, 아프탈렌-비스이미드, 폴리나프탈렌, 구리 프탈로시아닌 또는 아연 프탈로시아닌과 같은 프탈로시아닌 및 그 치환된 유도체를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 반도체는 ZnO, ZnS, 규소 나노와이어 등과 같은 무기 반도체일 수 있다.
상기 반도체층은 약 20 내지 약 100 ㎚ 깊이를 포함하는 약 5 ㎚ 내지 약 1,000 ㎚ 깊이이다. 도 3 및 도 6에 나타낸 형상과 같은 어떤 형상에서, 상기 반도체층은 상기 소스 및 드레인 전극을 완전히 덮는다. 상기 반도체층은 상기 소스 및 드레인 전극 사이의 거리에 의해 정의되는 채널 길이를 갖는다.
상기 반도체층은 분자 빔 증착, 진공 증발, 승화, 스핀-온 코팅, 딥 코팅, 인쇄(예컨대, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 스텐실(stencil) 인쇄, 미세접촉 인쇄, 플렉소그래피 인쇄), 및 상기 게이트 전극의 형성에서 개시된 방법을 포함하는 본 기술분야에 공지된 다른 종래 방법에 의해 형성될 수 있다.
전기 성능 특성과 관련하여, 상기 유기 반도체는 보통 10-8 내지 10-4 S/㎝ 범위의 전도도를 갖는다. 또한, 본 기술분야에 공지된 다양한 도판트(dopant)가 첨가되어 상기 전도도를 변화시킬 수 있다. 상기 유기 반도체는 p-형 또는 n-형 반도체일 수 있다. p-형의 경우, 상기 반도체는 보통 4.5 eV보다 높은 에너지 레벨(HOMO 레벨)을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 p-형 반도체는 약 5.1 eV의 HOMO 레벨을 갖는다. n-형의 경우, 상기 반도체는 보통 4.5 eV보다 낮은 에너지 레벨(LUMO 레벨)을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 n-형 반도체는 약 4.0 eV의 LUMO 레벨을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 반도체는 p-형 반도체이다. 특정 구현예에서, 상기 유기 반도체는 폴리티오펜이다. 폴리티오펜은 일반적으로 약 4.7 eV 내지 약 5.5 eV의 HOMO 레벨을 갖는다.
상기 소스, 드레인 및 선택적인 게이트 전극은 다른 전기적으로 전도성인 물질들로부터도 만들어질 수 있다. 이들은, 예를 들면, 얇은 금속 필름, 전도성 폴리머 필름, 전도성 잉크 또는 페이스트로부터 만들어진 전도성 필름, 또는 상기 게이트 전극의 경우에는 기재 자체, 예를 들면 고농도로 도핑된(heavily doped) 규소일 수 있다. 전극 물질의 다른 예는 알루미늄, 금, 은, 크롬, 아연, 인듐, 아연-갈륨 옥사이드, 인듐 주석 옥사이드, 인듐-안티몬 옥사이드와 같은 전도성 금속 옥사이드, 폴리스티렌 설포네이트-도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PSS-PEDOT)과 같은 전도성 폴리머 및 카본 블랙/흑연을 포함하는 전도성 잉크/페이스트를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전극은 진공 증발, 금속 또는 전도성 금속 옥사이드의 스퍼터링, 종래 리소그래피(lithography) 및 에칭, 화학 기상 증착, 스핀 코팅, 캐스팅 또는 인쇄, 또는 다른 증착 방법에 의해 제조될 수 있다. 상기 게이트 전극의 두께는, 예를 들면, 금속 필름에 대해서는 약 10 내지 약 200 ㎚이고, 전도성 폴리머에 대해서는 약 1 내지 약 10 ㎛의 범위이다. 소스 및 드레인 전극의 전형적인 두께는, 예를 들면, 약 100 내지 약 400 ㎚의 보다 특정한 두께를 포함하는 약 40 ㎚ 내지 약 1 ㎛이다.
필요시, 베리어층(barrier layer)이 상기 TFT의 맨 위에 증착되어서, 그 전기적 특성을 파괴할 수 있는 빛, 산소 및 습기 등과 같은 환경 조건으로부터 이를 보호할 수도 있다. 이러한 베리어층은 본 기술분야에 공지되어 있으며, 단순히 폴리머로 이루어질 수 있다.
상기 TFT의 다양한 부품들은 임의의 순서로 상기 기재 위에 증착될 수 있다. 그러나, 일반적으로 상기 게이트 전극 및 반도체층은 모두 상기 게이트 유전체층과 접촉하고 있어야 한다. 아울러, 상기 소스 및 드레인 전극은 모두 상기 반도체층과 접촉하고 있어야 한다. "임의의 순서"란 표현은 순차적 및 동시 형성을 포함한다. 예를 들면, 상기 소스 전극 및 드레인 전극은 동시에 또는 순차적으로 형성될 수 있다. 상기 기재의 "위"라는 용어는 그 맨 위의 층 및 부품들에 대한 바닥 또는 지지체로서의 기재와 관련한 다양한 층 및 부품들을 나타낸다. 달리 말하면, 모든 부품들은 이들 모두가 상기 기재와 직접적으로 접촉하고 있지 않더라도 상기 기재 위에 있다. 예를 들면, 상기 유전체층과 반도체층은 한 층이 다른 층보다 기재에 더 가까울지라도 모두 상기 기재 위에 있다.
도 8은 예시적인 광전지 장치(700)의 측면 단면도이다. 기재(710)가 제공된다. 음극(720)과 같은 제1 전극이 상기 기재(710) 위에 위치한다. 이후, 반도체층(740)이 상기 음극(720) 위에 위치한다. 본 발명에서 묘사된 것과 같은 어떤 구현예에서, 상기 반도체층(740)은 본 발명에서 제1 내부층(sublayer)(742) 및 제2 내부층(744)으로 나타낸 것과 같은 상이한 물질의 층들로부터 만들어질 수 있다. 상기 제1 내부층(742)은 상기 제2 내부층(744)보다 상기 음극(720)과 거리상 더 가까이에 위치한다. 상기 제1 내부층(742) 및 제2 내부층(744) 사이에 접합(junction)(745)이 형성된다. 필요시, 선택적인 전극 차단층(blocking layer)(730)이 상기 음극(720) 및 제1 부분층(742) 사이에 위치할 수 있다. 전자 전달층(750)은 상기 반도체층(740)의 제2 부분층(744)과 접촉한다. 선택적인 홀(hole) 차단층(760)은 상기 전자 전달층(750) 위에 위치한다. 마지막으로, 양극(770)과 같은 제2 전극은 상기 기재(710) 및 홀 차단층(760) 위에 위치한다. 상기 반도체층(740)의 제2 부분층(744)은 상기 제1 부분층(742)보다 상기 양극(770)에 더 가깝다. 또한, 상기 음극(720)은 양극(770)보다 상기 기재(710)에 더 가까이 위치함을 주목해야 한다.
기능적 광전지 장치를 제조하기 위해서는 단지 기재(710), 음극(720), 반도체층(740), 전자 전달층(750) 및 양극(770) 만이 요구된다. 그러나, 매우 효과적인 광전지 장치를 얻음에 있어서는 추가적인 층들이 도움이 될 수도 있다. 달리 표현하면, 상기 반도체층(740)은 상기 음극(720)과 양극(770) 사이에 위치한다. 또한, 상기 전자 전달층(750)은 상기 제2 부분층(744)과 양극(770) 사이에 위치한다. 상기 홀 차단층(760)도 상기 제2 부분층(744)과 양극(770) 사이에 위치한다. 전자 전달층과 홀 차단층 모두가 존재할 때, 상기 홀 차단층(760)은 상기 전자 전달층(750)과 양극(770) 사이에 위치한다.
상기 광전지 장치의 기재(710)는 상기 광전지 장치의 다른 부품들을 지지한다. 또한, 상기 기재는 선택적으로 적어도 NIR 범위의 스펙트럼에서 투명하여서, 빛이 반도체층을 통과하여 접촉하도록 해야 한다. 일반적으로, 상기 기재는 박막 트랜지스터의 기재에 대해 전술한 것과 같은 물질로 이루어진다.
상기 음극(720) 또는 양극(770)은 팔라듐 전구체 조성물로부터, 또는 박막 트랜지스터의 전극에 대해 전술한 것과 같은 물질을 이용하여 만들어질 수 있다. 상기 반도체층(740)은 박막 트랜지스터의 전극에 대해 전술한 것과 같은 물질을 이용하여 만들어질 수 있다.
상기 전자 전달층(750)은 상기 반도체층(740)과 양극(770) 사이에 위치한다. 상기 층은 일반적으로 전자가 효과적으로 이동하도록 하는 물질로부터 만들어지며, 일부 광 파장을 흡수할 수도 있다. 상기 전자 전달층에 대한 예시적인 물질은 C60 풀러렌, [6,6]-페닐-C61-부티르산 메틸 에스테르(PCBM), C70 풀러렌, [6,6]-페닐-C71-부티르산 메틸 에스테르(PC[70]BM) 또는 임의의 풀러렌 유도체를 포함한다. 상기 전자 전달층은 약 5 ㎚ 내지 약 100 ㎚의 두께를 가질 수 있다.
전자 차단층(730)이 상기 음극(720)과 반도체 이중층(bilayer)(740) 사이에 존재할 수 있다. 상기 층은 전자가 음극으로 이동하는 것을 억제함으로써 상기 음극에서 재결합(recombination)하는 것을 방지한다. 예시적인 물질은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌 설폰산)(PEDOT:PSS), MoO3 및 V2O5를 포함한다. 상기 전자 차단층은 약 1 ㎚ 내지 약 100 ㎚의 두께를 가질 수 있다.
또한, 홀 차단층(760)이 상기 전자 전달층(750)과 양극(770) 사이에 위치할 수 있다. 상기 층에 대한 예시적인 홀 차단 물질은 바소큐프로인(bathocuproine)(BCP), 불화리튬 및 바소페난트롤린(bathophenanthroline)을 포함한다. 상기 홀 차단층은 약 0.1 ㎚ 내지 약 100 ㎚의 두께를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 기재(예컨대, 와이어)의 코팅 방법을 보여주는 개략적인 도해이다.
도 2는 팔라듐층과 상기 팔라듐층 맨 위의 오버코트층을 갖는 와이어의 단면도이다.
도 3은 팔라듐 코팅을 갖는 구리 와이어의 사진이다.
도 4는 팔라듐 전구체 조성물로부터 형성된 부품을 가질 수 있는 TFT의 제1 구현예의 도해이다.
도 5는 팔라듐 전구체 조성물로부터 형성된 부품을 가질 수 있는 TFT의 제2 구현예의 도해이다.
도 6은 팔라듐 전구체 조성물로부터 형성된 부품을 가질 수 있는 TFT의 제3 구현예의 도해이다.
도 7은 팔라듐 전구체 조성물로부터 형성된 부품을 가질 수 있는 TFT의 제4 구현예의 도해이다.
도 8은 팔라듐 전구체 조성물로부터 형성된 부품을 가질 수 있는 예시적인 광전지 장치의 단면도이다.
도 2는 팔라듐층과 상기 팔라듐층 맨 위의 오버코트층을 갖는 와이어의 단면도이다.
도 3은 팔라듐 코팅을 갖는 구리 와이어의 사진이다.
도 4는 팔라듐 전구체 조성물로부터 형성된 부품을 가질 수 있는 TFT의 제1 구현예의 도해이다.
도 5는 팔라듐 전구체 조성물로부터 형성된 부품을 가질 수 있는 TFT의 제2 구현예의 도해이다.
도 6은 팔라듐 전구체 조성물로부터 형성된 부품을 가질 수 있는 TFT의 제3 구현예의 도해이다.
도 7은 팔라듐 전구체 조성물로부터 형성된 부품을 가질 수 있는 TFT의 제4 구현예의 도해이다.
도 8은 팔라듐 전구체 조성물로부터 형성된 부품을 가질 수 있는 예시적인 광전지 장치의 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
비교예
팔라듐 아세테이트(트리머(trimer))는 Alfa Aesar로부터 구입하였다. 0.1 g의 팔라듐 아세테이트를 0.7 g의 톨루엔 내에 넣었다. 상기 염은 부분적으로 용해되었고, 오랜지-갈색의 색상을 나타내었다.
실시예
1
팔라듐 아세테이트(트리머)는 Alfa Aesar로부터 구입하였다. 0.1 g의 팔라듐 아세테이트를 0.7 g의 톨루엔 내에 넣었다. 이후, 0.22 g의 옥틸아민을 상기 혼합물 내에 넣은 후, 상기 혼합물을 교반하였다. 상기 팔라듐염의 불용성 부분이 용해되어 매우 안정한 연노랑색 용액을 형성하였다.
테스트 결과
상기 비교예 및 실시예 1의 용액을 각각 유리 슬라이드 위에 스핀-코팅하여 필름을 형성하였다. 실시예 1의 용액은 결정화 또는 침전 없이 균일한 필름을 형성하였다. 반대로, 상기 비교예의 용액은 스핀 코팅 후 상기 염의 침전과 함께 균일하지 않은 필름을 형성하였다.
200-250℃에서 수 분 동안 가열한 후, 실시예 1의 필름은 먼저 검은색으로 변한 후 빛나는 금속성 색상으로 변하였다. 상기 얇은 팔라듐 필름은 양 프로브 측정(two probe measurement)에 의해 매우 전도성인 것으로 측정되었으며, 전도도는 1.0×104 S/㎝ 부근으로 추정되었다.
실시예
2
구리 와이어를 실시예 1의 용액에 침지시켜 상기 와이어의 표면을 상기 팔라듐 전구체 조성물로 코팅하였다. 상기 용액으로부터 천천히 잡아당긴 후, 상기 와이어를 오븐 내에서 환원 가스(질소 내의 4.5% 수소) 하에 200℃에서 5분 동안 가열하였다. 빛나는 금속성 흰 와이어를 얻었으며, 도 3에 나타나 있다. 상기 팔라듐 코팅은 이소프로필 알코올(IPA) 및 톨루엔과 같은 용매로 세척할 때 매우 강고하였으며, 즉 상기 코팅은 용해 또는 벗겨지지 않았다. 또한, 상기 팔라듐 코팅은 기계적인 마찰 하에 손상에 저항성이 있었다.
실시예
3
팔라듐 아세테이트(트리머)는 Alfa Aesar로부터 구입하였다. 0.1 g의 팔라듐 아세테이트를 0.7 g의 벤질 벤조에이트 내에 넣었다. 이후, 0.22 g의 옥틸아민을 상기 혼합물 내에 넣은 후, 상기 혼합물을 교반하였다. 상기 팔라듐염의 불용성 부분이 용해되어 매우 안정한 연노랑색 용액을 형성하였다.
실시예
4
2.5 g의 팔라듐 아세테이트를 1.5 g의 톨루엔 내에 넣었다. 이후, 6.0 g의 옥틸아민을 상기 혼합물 내에 천천히 넣은 후, 상기 혼합물을 교반하였다. 상기 혼합물의 온도는 팔라듐 아세테이트와 옥틸아민 사이의 발열 반응으로 인해 약 60-65℃로 증가되어 팔라듐 유기아민 착물을 형성하였다. 실온에서 24시간 동안 교반한 후, 상기 팔라듐 아세테이트를 완전히 용해시켜 매우 안정한 연노랑색 용액을 형성하였다. 상기 용액의 점도는 약 30 cp로 측정되었다.
실시예
5
0.1 g의 팔라듐 아세테이트를 0.25 g의 옥틸아민 내에 넣었다. 상기 액체 옥틸아민은 착화제 및 용매 모두로서 기능하였다. 실온에서 교반한 후, 투명한 노랑색 오일성 페이스트를 얻었다. 상기 페이스트를 유리 슬라이드 위에 칠하고, 오븐 내에서 250℃에서 어닐링하였다. 상기 투명한 페이스트는 먼저 어두운 페이스트로 변한 후, 은색의 금속성 팔라듐층이 되었다.
Claims (4)
- 팔라듐염과 유기아민을 포함하는 출발 성분을 포함하고, 실질적으로 환원제가 없으며, 상기 환원제를 포함하는 다른 조성물과 접촉하지 않는 비-촉매성 팔라듐 전구체 조성물.
- 팔라듐염과 유기아민을 포함하는 출발 성분을 포함하고, 실질적으로 환원제가 없는 팔라듐 전구체 조성물을 수용하는 단계;
상기 팔라듐 전구체 조성물을 기재 위에 용액 증착하는 단계; 및
상기 팔라듐 전구체 조성물을 가열하여 전도성 팔라듐층을 형성하는 단계를 포함하는 기재 위에 전도성 팔라듐층을 형성하는 방법. - 팔라듐 유기아민 착물을 포함하고, 실질적으로 물이 없는 비-촉매성 팔라듐 전구체 조성물.
- 팔라듐염과 유기아민을 포함하는 출발 성분을 포함하고, 상기 유기아민은 용매로서 작용하는 비-촉매성 팔라듐 전구체 조성물.
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