WO2023171911A1 - Novel organotin compound, preparation method therefor, solution process composition comprising same, and thin film manufacturing method using same - Google Patents

Novel organotin compound, preparation method therefor, solution process composition comprising same, and thin film manufacturing method using same Download PDF

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임종선
송우석
김창균
이선숙
안기석
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임순민
송다솜
신선영
조형구
정택모
박보근
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한국화학연구원
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Abstract

The present invention relates to an organotin compound, a preparation method therefor, a thin film manufacturing method using same, a solution process composition comprising the organotin compound, and a photosensor using same.

Description

신규한 유기주석 화합물, 이의 제조방법, 이를 포함하는 용액공정용 조성물 및 이를 이용한 박막의 제조방법Novel organotin compound, method for producing the same, composition for solution processing containing the same, and method for producing a thin film using the same
본 발명은 신규한 유기주석 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 용액공정용 조성물 및 이를 이용한 박막의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 화학기상증착 또는 용액공정을 통하여 박막을 제조함에 있어, 열적 안정성과 휘발성이 개선되고, 낮은 온도에서 쉽게 양질의 주석 박막, 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막을 제조할 수 있는 유기주석 화합물, 이의 제조방법, 이를 포함하는 용액공정용 조성물 및 이를 이용한 박막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel organotin compound, a method for producing the same, a composition for a solution process containing the same, and a method for producing a thin film using the same. More specifically, in producing a thin film through chemical vapor deposition or a solution process, Organotin compound with improved thermal stability and volatility and capable of easily producing high-quality tin thin films, tin oxide thin films or tin chalcogenide thin films at low temperatures, method for producing the same, composition for solution processing containing the same, and thin film using the same It relates to the manufacturing method.
최근 연구되고 있는 2차원 소재들 중에 전이금속 칼코겐(Transition metal dichalcogenides, TMDC) 소재는 다양한 분야에서 응용가능성을 보여주고 있다.Among the two-dimensional materials being studied recently, transition metal dichalcogenides (TMDC) materials are showing applicability in various fields.
예컨대, SnS와 SnS2은 각각 간접 밴드갭 (Eg = 1.0~2.3 eV), 직접 밴드 갭(Eg = ∼2.2-2.5 eV)을 지닌 반도체 특성을 지니며, 낮은 환경 독성, 높은 광흡수 계수(104 ~ 105 cm-1), 높은 이론 용량(645 mAh/g) 및 캐리어 이동도(∼230 cm2/(V·s)) 등의 두드러진 특성을 지녀 큰 관심을 끌고 있는 물질로서, 육각형 단위 셀 및 약한 반데르발스 힘에 의해 c-축을 따라 적층된 층을 지닌 층상 구조는 넓은 표면적과 연관되어 에너지 저장을 위한 매력적인 재료 특성이 될 수 있다.For example, SnS and SnS 2 have semiconductor properties with indirect band gap (Eg = 1.0-2.3 eV) and direct band gap (Eg = ∼2.2-2.5 eV), respectively, low environmental toxicity, and high optical absorption coefficient (10 4 ~ 10 5 cm -1 ), high theoretical capacity (645 mAh/g), and carrier mobility (∼230 cm 2 /(V·s)) as a material that is attracting great attention, and is a hexagonal unit. Layered structures with cells and layers stacked along the c-axis by weak van der Waals forces, associated with large surface areas, can be attractive material properties for energy storage.
특히, SnS, SnS2 나노구조는 화학 및 생물학적 센서, Li-이온 배터리, Na-이온 배터리용 음극, 광검출기, 염료-감응형 태양전지 및 슈퍼커패시터와 같은 장치에의 적용에 적합하다. In particular, SnS and SnS 2 nanostructures are suitable for applications in devices such as chemical and biological sensors, cathodes for Li-ion batteries, Na-ion batteries, photodetectors, dye-sensitized solar cells, and supercapacitors.
예시적 응용으로서, CIGS 및 CZTS 등의 박막 태양전지에서 필요한 완충층(buffer layer)에는 주로 황화카드뮴(CdS) 박막이 사용되고 있으나 카드뮴의 독성 및 환경오염으로 인해 새로운 완충층 물질을 필요로 하고 있으며, 이러한 카드뮴이 없는 완충층을 위한 물질들로 SnS, SnS2 등이 연구되고 있다.As an exemplary application, cadmium sulfide (CdS) thin films are mainly used for the buffer layer required in thin film solar cells such as CIGS and CZTS, but new buffer layer materials are required due to the toxicity and environmental pollution of cadmium. SnS, SnS 2 , etc. are being studied as materials for the toothless buffer layer.
또한, SnSe와 SnSe2는 각각 0.9-1.3 eV, 1.7-2.2 eV의 간접 밴드갭을 지니며 우수한 전하이동도 (~104 cm2/V·s)와 기존 상용소재인 실리콘 및 갈륨 아세나이드에 비해 10~100배 높은 광흡수계수 (105 cm-1)를 지니기 때문에 적외선, 가시광선 검출을 위한 차세대 광전소자 응용소재로의 활용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 상기 주석(Sn) 기반 칼코게나이드 층상소재의 소자응용을 위한 핵심적인 이슈는 전구체 합성 또는 용액공정용 조성물의 효과적인 제조를 포함한다. In addition, SnSe and SnSe 2 have indirect band gaps of 0.9-1.3 eV and 1.7-2.2 eV, respectively, and have excellent charge mobility (~10 4 cm 2 /V·s) and are compatible with existing commercial materials such as silicon and gallium arsenide. Because it has a light absorption coefficient (10 5 cm -1 ) that is 10 to 100 times higher than that of the tin (Sn)-based knife, research is being actively conducted on its use as a next-generation photoelectric device application material for detecting infrared and visible light. Key issues for device applications of cogenide layered materials include effective preparation of compositions for precursor synthesis or solution processing.
이러한 SnS, SnS2, SnSe 및 SnSe2의 나노구조, 나노복합체, 하이브리드 및 헤테로구조는 열수화법 (Hydrothermal method), 스프레이 초음파 기술, 화학 기상 증착, 연속적인 이온 층 흡착/반응 및 진공 증착과 같은 다양한 고유 프로토콜에 의해 합성되고 있으며, 화학 기상 증착(CVD), 원자층 증착(ALD) 또는 용액공정 기반의 박막 형성법을 이용하여 SnS, SnS2, SnSe, SnSe2 등의 박막을 제조하는 경우, 금속 전구체의 특성에 따라서 증착 정도 및 증착 제어 특성이 결정되기 때문에, 박막 증착을 위한 우수한 특성을 갖는 금속 전구체의 개발이 필요하다.These nanostructures, nanocomposites, hybrids and heterostructures of SnS, SnS 2 , SnSe and SnSe 2 can be developed using various methods such as hydrothermal method, spray ultrasonic technology, chemical vapor deposition, continuous ion layer adsorption/reaction and vacuum deposition. It is synthesized according to a unique protocol, and is used as a metal precursor when producing thin films such as SnS, SnS 2, SnSe, SnSe 2 , etc. using chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), or solution process-based thin film formation methods. Since the degree of deposition and deposition control characteristics are determined depending on the characteristics, the development of a metal precursor with excellent properties for thin film deposition is necessary.
특히, 유기 주석 전구체내에 칼코겐 성분으로서의 황 또는 셀레늄 등의 칼코겐 원자를 포함하는 경우에 단일 소스 전구체로서 하나의 분자내에 주석 성분과 황 또는 셀레늄 성분을 함께 포함할 수 있어 박막 증착을 위한 우수한 특성을 나타낼 가능성이 높아 이러한 단일 소스 전구체 및 이를 이용한 박막제조와 응용 분야에 대한 연구가 필요한 실정이다.In particular, when the organic tin precursor contains chalcogen atoms such as sulfur or selenium as a chalcogen component, it can contain both the tin component and the sulfur or selenium component in one molecule as a single source precursor, resulting in excellent properties for thin film deposition. There is a high possibility that this single-source precursor, as well as thin film manufacturing and application fields using it, are in need of research.
이러한 전이금속 칼코겐 소재의 박막의 제조방법과 관련, 종래기술로서 한국 공개특허공보 제10-2020-0116724호 및 한국 공개특허공보 제10-2021-0014353호에서는 원자층 증착 공정을 통해 비결정질의 이황화주석 박막을 제조하였으나, 이들은 유기 주석전구체내 황 소스(Source)를 포함하고 있지 않아 별도로 황화수소 등의 가스상 전구체를 함께 제공함으로써 박막을 제조하고 있는 한계를 가지고 있고, 한국 공개특허공보 제10-2007-0044145호(공개일: 2007년04월27일) 및 한국 공개특허공보 제10-2020-0030233호(공개일: 2020년03월20일)에서는 금속 칼코겐 전구체를 유기 용매에 용해시켜 용액공정용 조성물을 제조하고, 이를 기판 상에 코팅 및 열처리하여 비결정질의 금속 칼코겐 박막을 제조하였으나, 이들은 유기 주석전구체를 포함하는 용액공정용 조성물 및 이를 이용한 이황화주석 박막의 제조 공정에 대하여 구체적으로 개시하고 있지 않는다. Regarding the method of manufacturing a thin film of such a transition metal chalcogenous material, as a prior art, in Korean Patent Publication No. 10-2020-0116724 and Korean Patent Publication No. 10-2021-0014353, amorphous disulfide is formed through an atomic layer deposition process. Although tin thin films have been manufactured, they do not contain a sulfur source in the organic tin precursor, so there is a limitation in manufacturing the thin film by separately providing a gaseous precursor such as hydrogen sulfide. Korean Patent Publication No. 10-2007- In No. 0044145 (publication date: April 27, 2007) and Korean Patent Publication No. 10-2020-0030233 (publication date: March 20, 2020), a metal chalcogen precursor is dissolved in an organic solvent for solution processing. Although the composition was prepared and coated and heat-treated on a substrate to produce an amorphous metal chalcogen thin film, they do not specifically disclose a composition for solution processing containing an organic tin precursor and a manufacturing process for a tin disulfide thin film using the same. No.
따라서, 앞서 설명한 다양한 용도로서의 활용이 가능한 유기금속화합물로서, 하나의 분자내에 주석 성분과 칼코겐 성분(황(S), 셀레늄(Se) 또는 텔루륨(Te))을 함께 포함하도록 유기 주석 화합물을 디자인하여 주석 박막, 주석 산화물 박막을 제조하거나 또는 단일 소스 전구체로서 주석 칼코겐화물 박막의 제조시 전구체로서 사용 가능한, 열적 안정성이 개선되고, 낮은 온도에서 쉽게 박막을 형성할 수 있는 신규한 유기 금속 화합물 및 이를 함유하는 용액공정용 조성물을 이용하여 보다 개선된 물성을 가지는 박막의 제조공정에 대한 개발의 필요성은 지속적으로 요구되고 있다.Therefore, as an organometallic compound that can be utilized for the various purposes described above, an organotin compound is made to contain both a tin component and a chalcogen component (sulfur (S), selenium (Se), or tellurium (Te)) in one molecule. A novel organometallic compound with improved thermal stability and the ability to easily form thin films at low temperatures that can be designed and used as a precursor in the manufacture of tin thin films, tin oxide thin films, or as a single-source precursor in the manufacture of tin chalcogenide thin films. There is a continuous need for development of a manufacturing process for thin films with improved physical properties using compositions for solution processing containing the same.
본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 용액공정에서 사용하기 위해 유기 용매에서의 우수한 용해도를 가지며, 낮은 온도에서 쉽게, 양호한 특성의 주석 박막, 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막의 제조가 가능한 전구체로서의, 신규한 유기 금속 화합물을 제공하는 것이다.The first technical problem to be achieved by the present invention is to provide a precursor that has excellent solubility in organic solvents for use in solution processes and can easily produce tin thin films, tin oxide thin films, or tin chalcogenide thin films with good properties at low temperatures. To provide a novel organometallic compound.
또한 본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 유기금속 화합물을 제조하는 신규한 방법을 제공하는 것이다.In addition, the second technical problem to be achieved by the present invention is to provide a novel method for producing the organometallic compound.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 상기 유기금속 화합물을 전구체로서 이용하여 주석 박막, 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.In addition, the third technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method of producing a tin thin film, a tin oxide thin film, or a tin chalcogenide thin film using the organometallic compound as a precursor.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 네 번째 기술적 과제는 용액공정을 통한 박막 형성을 위해, 유기 용매에서의 우수한 용해도를 가지며, 열적 안정성이 개선되고, 낮은 온도에서 쉽게 대면적 및 고균일의 주석 칼코겐화물 박막의 제조가 가능한, 유기 주석 화합물을 포함하는 용액공정용 조성물을 제공하는 것이다.In addition, the fourth technical problem to be achieved by the present invention is to form a thin film through a solution process, by producing a tin chalcogenide with excellent solubility in organic solvents, improved thermal stability, and a large area and high uniformity easily at low temperatures. The object is to provide a composition for solution processing containing an organic tin compound capable of producing a thin film.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다섯 번째 기술적 과제는 상기 유기 주석 화합물을 포함하는 용액공정용 조성물을 이용하여 제조된 박막을 포함하는 전자소자 또는 센서를 제공하는 것이다.In addition, the fifth technical problem to be achieved by the present invention is to provide an electronic device or sensor including a thin film manufactured using a composition for solution processing containing the organic tin compound.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 [화학식 A]로 표시되는 유기 금속 화합물을 제공한다.In order to solve the above technical problems, the present invention provides an organometallic compound represented by the following [Chemical Formula A].
[화학식 A] [Formula A]
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000001
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000001
상기 화학식 A에서,In Formula A,
상기 X1 내지 X4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 황(S) 원자, 셀레늄(Se) 원자 및 텔루륨(Te) 원자 중에서 선택되는 하나이고, Wherein X 1 to
상기 R1 내지 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형의 할로겐화된 알킬기 중에서 선택되는 어느 하나이고,R 1 to R 16 are each the same or different and independently of each other hydrogen, deuterium, C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl group; and a C 1 -C 10 linear, branched or cyclic halogenated alkyl group,
상기 n1 내지 n4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 1 내지 3 중에서 선택되는 어느 하나의 정수이다.The n1 to n4 are the same or different and are independently any integer selected from 1 to 3.
또한, 본 발명은 상기 [화학식 A]로 표시되는 유기 금속 화합물을 전구체로 이용하여 주석 박막 또는 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of producing a tin thin film, a tin oxide thin film, or a tin chalcogenide thin film using the organometallic compound represented by [Formula A] as a precursor.
또한, 본 발명은 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te) 중에서 선택되는 1 종이상의 칼코겐 전구체;와, 하기 화합물 B로 표시되는 유기 주석 화합물 및 하기 화합물 B‘로 표시되는 유기 주석 화합물;을 각각 반응물로 사용하여 하기 화학식 A 로 표시되는 유기 금속 화합물을 제조하는 것을 특징으로 하는, 상기 화학식 A로 표시되는 유기 금속 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides one or more chalcogen precursors selected from sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te); and an organic tin compound represented by the following compound B and an organic tin compound represented by the following compound B' Provided is a method for producing an organometallic compound represented by the formula A, which is characterized in that the organometallic compound represented by the formula A is prepared by using a tin compound as a reactant, respectively.
[화합물 B] [화합물 B‘] [Compound B] [Compound B‘]
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000002
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000002
[화학식 A] [Formula A]
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000003
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000003
상기 화합물 B, 화합물 B’ 및 화학식 A에서의 X1 내지 X4, R1 내지 R16, n1 내지 n4은 각각 앞서 정의한 바와 동일하다. In Compound B , Compound B ' , and Formula A, X 1 to
또한, 본 발명은 하기 [화학식 A]로 표시되는 유기 주석 화합물을 포함하는, 주석 칼코게나이드 박막형성을 위한 용액공정용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for solution processing for forming a tin chalcogenide thin film, comprising an organic tin compound represented by the following [Chemical Formula A].
[화학식 A][Formula A]
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000004
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000004
(상기 화학식 A에서,(In Formula A above,
상기 X1 내지 X4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 황(S) 원자, 셀레늄(Se) 원자 및 텔루륨(Te) 원자 중에서 선택되는 하나이고, Wherein X 1 to
상기 R1 내지 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형의 할로겐화된 알킬기 중에서 선택되는 어느 하나이고,R 1 to R 16 are each the same or different and independently of each other hydrogen, deuterium, C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl group; and a C 1 -C 10 linear, branched or cyclic halogenated alkyl group,
상기 n1 내지 n4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 1 내지 3 중에서 선택되는 어느 하나의 정수이다.)The n1 to n4 are each the same or different and independently from each other, any integer selected from 1 to 3.)
또한, 본 발명은 (a) 본 발명에 따른 상기 용액공정용 조성물을 기판에 코팅하는 단계; 및 (b) 상기 용액 공정용 조성물이 코팅된 기판을 열처리하는 단계;를 포함하는 주석 칼코게나이드 박막의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of (a) coating the composition for solution processing according to the present invention on a substrate; and (b) heat treating the substrate coated with the composition for solution processing.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 제조된, 주석 칼코게나이드 박막을 제공한다.Additionally, the present invention provides a tin chalcogenide thin film prepared using the composition according to the present invention.
또한, 본 발명은 상기 주석 칼코게나이드 박막을 포함하는 광센서를 제공한다.Additionally, the present invention provides an optical sensor including the tin chalcogenide thin film.
또한, 본 발명은 상기 주석 칼코게나이드 박막을 포함하는 전자 소자(Device)를 제공한다.Additionally, the present invention provides an electronic device including the tin chalcogenide thin film.
본 발명의 [화학식 A]로 표시되는 유기 금속화합물은 열적 안정성과 함께, 테트라하이드로퓨란(THF), 디에틸에테르(diethyl ether), 헥산(Hexane), 톨루엔(toluene), 벤젠(benzene), 디메틸포름아미드(DMF), 아세톤(Acetone) 등의 유기 용매에서 양호한 용해도를 가지며, 양호한 특성의 박막을 형성할 수 있어, 주석 성분을 포함하는 주석 박막, 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막을 용이하게 제조할 수 있으며, 특히, 하나의 분자내에 주석 성분과 칼코겐 성분으로서의 황 성분을 포함하고 있어, 주석 칼코겐화물 박막을 제조하기 위한 신규한 전구체로서 사용이 가능하다. The organometallic compound represented by [Formula A] of the present invention has thermal stability, tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, hexane, toluene, benzene, and dimethyl. It has good solubility in organic solvents such as formamide (DMF) and acetone, and can form thin films with good characteristics, making it easy to form tin thin films containing tin components, tin oxide thin films, or tin chalcogenide thin films. It can be manufactured, and in particular, it contains a tin component and a sulfur component as a chalcogenide component in one molecule, so it can be used as a novel precursor for producing a tin chalcogenide thin film.
또한, 본 발명에 따른 용액공정용 조성물은 열적 안정성과 함께 양호한 특성의 박막을 형성할 수 있어, 대면적 및 고균일의 주석 칼코겐화물 박막을 용이하게 제조할 수 있다.In addition, the composition for solution processing according to the present invention can form a thin film with good properties and thermal stability, making it possible to easily produce a large-area and highly uniform tin chalcogenide thin film.
또한, 본 발명에 따른 용액공정용 조성물을 이용하여 제조된 주석 칼코겐화물 박막은 기존 상용 소재와 대비하여 우수한 반도체 소자 또는 광센서 성능을 나타낼 수 있다. In addition, the tin chalcogenide thin film manufactured using the composition for solution processing according to the present invention can exhibit superior semiconductor device or optical sensor performance compared to existing commercial materials.
도 1은 본 발명의 제조예 1에 따라 제조한 Sn3(dmamp)4Se4 화합물의 X선 결정구조이다.Figure 1 is an X-ray crystal structure of Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 compound prepared according to Preparation Example 1 of the present invention.
도 2는 본 발명의 제조예 1에 따라 제조한Sn3(dmamp)4Se4 화합물에 대한 TGA 측정 결과이다.Figure 2 shows the TGA measurement results for the Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 compound prepared according to Preparation Example 1 of the present invention.
도 3은 본 발명의 제조예 2에 따라 제조한 Sn3(dmamp)4S4 화합물에 대한 TGA 측정 결과이다.Figure 3 shows the TGA measurement results for the Sn 3 (dmamp) 4 S 4 compound prepared according to Preparation Example 2 of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 스핀코팅된 박막의 사진(a)과 열분해 공정을 통해 제조된 2차원의 주석 셀레나이드의 광학현미경 사진(b)이다. Figure 4 is a photograph (a) of a spin-coated thin film according to Example 1 of the present invention and an optical microscope photograph (b) of two-dimensional tin selenide prepared through a thermal decomposition process.
도 5는 본 발명의 실시예 1, 실시예 3 내지 실시예 5에서 제조된, 2차원 주석 셀레나이드 박막이 형성된 기판을 나타낸 사진이다.Figure 5 is a photograph showing a substrate on which a two-dimensional tin selenide thin film was formed, manufactured in Example 1, Example 3 to Example 5 of the present invention.
도 6은 본 발명의 제조예 1에 따라 제조한 Sn3(dmamp)4Se4 화합물의 열분해온도에 따른 박막 형성의 XPS분석 결과를 도시한 그림이다. Figure 6 is a diagram showing the results of XPS analysis of thin film formation according to the thermal decomposition temperature of the Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 compound prepared according to Preparation Example 1 of the present invention.
도 7는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 2차원 주석 셀레나이드의 라만 스펙트럼을 도시한 그림이다.Figure 7 is a diagram showing the Raman spectrum of two-dimensional tin selenide prepared according to Example 1 of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 2차원 주석 셀레나이드 박막의 투과전자현미경 사진(a, b)과 에너지 분산형 X선 맵핑 결과(c~f)를 원소별로 나타낸 도면이다.Figure 8 is a diagram showing transmission electron micrographs (a, b) and energy dispersive X-ray mapping results (c to f) by element of the two-dimensional tin selenide thin film prepared according to Example 1 of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 2차원 주석 셀레나이드의 라만 분광법에 의한 결과를 도시한 그림(a) 및 X선 광전자 분광법에 의한 공간 맵핑 결과를 나타낸 그림(b)이다. Figure 9 is a figure (a) showing the results of Raman spectroscopy of two-dimensional tin selenide prepared according to Example 1 of the present invention and a figure (b) showing the results of spatial mapping by X-ray photoelectron spectroscopy.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 2차원 주석 셀레나이드 박막을 이용하여 제조된 광센서의 구조 및 광특성을 측정한 결과를 도시한 그림이다.Figure 10 is a diagram showing the results of measuring the structure and optical characteristics of an optical sensor manufactured using a two-dimensional tin selenide thin film manufactured according to Example 1 of the present invention.
도 11은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 2차원 주석 셀레나이드 박막을 이용하여 제조된 광센서의 온도에 따른 광전류를 측정한 결과를 나타낸 그림이다.Figure 11 is a diagram showing the results of measuring photocurrent according to temperature of an optical sensor manufactured using a two-dimensional tin selenide thin film manufactured according to Example 1 of the present invention.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 2차원 주석 셀레나이드 박막을 이용하여 제조된 광센서의 가시광선(532nm) 및 근적외선(1064nm)에서의 시간에 따른 광전류를 측정한 결과를 도시한 그림이다.Figure 12 shows the results of measuring photocurrent over time in visible light (532 nm) and near-infrared light (1064 nm) of an optical sensor manufactured using a two-dimensional tin selenide thin film manufactured according to Example 1 of the present invention. It's a picture.
도 13은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 2차원 주석 셀레나이드 박막을 이용하여 제조된 광센서의 SWIR(Short-Wave IR) 1550 nm 적외선 파장에서의 광전기적 특성을 도시한 그림이다.Figure 13 is a diagram showing the photoelectric characteristics of the optical sensor manufactured using the two-dimensional tin selenide thin film prepared according to Example 1 of the present invention at the SWIR (Short-Wave IR) 1550 nm infrared wavelength.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in this specification have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본 발명자들은 앞서의 기술적 과제들을 달성하고, 우수한 특성을 가진 주석 박막을 제조하기 위한 전구체를 개발하기 위해 노력한 결과, 중심의 주석 원자 및 이와 이웃한 주석원자 2개가 동일하거나 상이한 4개의 칼코겐 원소에 의해 브릿지 리간드 구조로서 서로 연결되고, 중심의 주석원자가 아닌 이에 이웃한 각각의 주석원자는 각각 동일하거나 상이한 두 개의 아미노 알콕사이드 리간드에 의해 배위되는 구조를 가지는 유기 주석 착물을 제조할 수 있었다.As a result of the present inventors' efforts to achieve the above technical tasks and develop a precursor for producing a tin thin film with excellent properties, the central tin atom and two neighboring tin atoms are formed into four identical or different chalcogen elements. It was possible to prepare an organic tin complex having a structure in which they are connected to each other as a bridge ligand structure, and each tin atom adjacent to the central tin atom is coordinated by two amino alkoxide ligands that are the same or different.
여기서, 상기 유기 주석 착물의 경우에 중심의 주석원자 및 이에 결합되는 4개의 칼코겐 원소를 제외한 나머지 부분은 각각 아래 화합물 B로 표시되는 유기 주석 화합물 및 화합물 B‘로 표시되는 유기 주석 화합물으로부터 유래된 부분(Moiety)에 해당되며, 상기 화합물 B로 표시되는 유기 주석 화합물 및 화합물 B‘로 표시되는 유기 주석 화합물을 반응물로서 사용하여 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te) 중에서 선택되는 1 종이상의 칼코겐 전구체와 반응시킴으로써, 본 발명에 따른 상기 화학식 A로 표시되는 유기 금속 화합물을 제조할 수 있다. Here, in the case of the organotin complex, the remaining portions, excluding the central tin atom and the four chalcogen elements bonded thereto, are derived from the organotin compound represented by compound B below and the organotin compound represented by compound B', respectively. It corresponds to a moiety and is selected from sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te) using the organic tin compound represented by compound B and the organic tin compound represented by compound B' as reactants. By reacting with one or more chalcogen precursors, the organometallic compound represented by the formula A according to the present invention can be produced.
[화합물 B] [화합물 B‘] [Compound B] [Compound B‘]
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000005
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000005
여기서, 상기 화합물 B로 표시되는 유기 주석 화합물은 R1 내지 R4를 포함하는 아미노 알콕사이드 리간드(아래 리간드 B-1);와 R5 내지 R8을 포함하는 아미노 알콕사이드 리간드(아래 리간드 B-2);에서의 질소원자(N) 및 산소원자(O)가 각각 주석 원소에 배위되는 구조를 가지며, Here, the organic tin compound represented by compound B is an amino alkoxide ligand containing R1 to R4 (ligand B-1 below); and an amino alkoxide ligand containing R5 to R8 (ligand B-2 below); It has a structure in which an atom (N) and an oxygen atom (O) are each coordinated to a tin element,
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000006
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[리간드 B-1] [리간드 B-2][Ligand B-1] [Ligand B-2]
또한, 화합물 B‘로 표시되는 유기 주석 화합물은 R9 내지 R12를 포함하는 아미노 알콕사이드 리간드(아래 리간드 B’-1);와 R13 내지 R16을 포함하는 아미노 알콕사이드 리간드(아래 리간드 B‘-2);에서의 질소원자(N) 및 산소원자(O)가 각각 주석 원소에 배위되는 구조를 가진다.In addition, the organic tin compound represented by compound B' is an amino alkoxide ligand containing R9 to R12 (ligand B'-1 below); and an amino alkoxide ligand containing R13 to R16 (ligand B'-2 below). It has a structure in which the nitrogen atom (N) and oxygen atom (O) are each coordinated to the tin element.
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000007
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[리간드 B’-1] [리간드 B’-2][Ligand B’-1] [Ligand B’-2]
본 발명의 상기 유기 주석 화합물은 중심의 주석 원자에 4개의 칼코겐 원소가 브릿지 리간드로 서로 이웃한 주석 원자에 연결되는 중심 구조와 상기 화합물 B 및 화합물 B’ 내 배위된, 아미노 알콕사이드 리간드(리간드 B-1, B-2, B’-1, B’-2) 구조를 통해 우수한 화학적-열적 안정성을 가지며, 테트라하이드로퓨란(THF), 디에틸에테르(diethyl ether), 헥산(Hexane), 톨루엔(toluene), 벤젠(benzene), 디메틸포름아미드(DMF), 아세톤(Acetone) 등의 유기 용매에서 양호한 용해도를 가지며, 상대적으로 낮은 온도에서도 박막의 증착을 용이하게 할 수 있어, 상기 유기주석 화합물(착물)이 주석 박막 또는, 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막을 제조하기 위한 전구체로서 활용 할 수 있다. The organic tin compound of the present invention has a central structure in which four chalcogen elements are connected to the central tin atom to neighboring tin atoms as bridge ligands, and an amino alkoxide ligand (ligand B) coordinated in the compound B and compound B' -1, B-2, B'-1, B'-2) structure, it has excellent chemical and thermal stability, and is resistant to tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, hexane, and toluene ( It has good solubility in organic solvents such as toluene, benzene, dimethylformamide (DMF), and acetone, and can facilitate the deposition of thin films even at relatively low temperatures, so that the organotin compounds (complexes) ) can be used as a precursor to produce a tin thin film, a tin oxide thin film, or a tin chalcogenide thin film.
이하에서는 본 발명에 따른 유기 주석 화합물의 구성 및 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the composition and production method of the organic tin compound according to the present invention will be described in more detail.
본 발명은 하기 [화학식 A]로 표시되는, 주석을 포함하는 유기 금속 화합물을 제공한다. The present invention provides an organometallic compound containing tin, represented by the following [Chemical Formula A].
[화학식 A] [Formula A]
Figure PCTKR2023001505-appb-img-000008
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상기 화학식 A에서,In Formula A,
상기 X1 내지 X4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 황(S) 원자, 셀레늄(Se) 원자 및 텔루륨(Te) 원자 중에서 선택되는 하나이고, Wherein X1 to
상기 R1 내지 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형의 할로겐화된 알킬기 중에서 선택되는 어느 하나이고,R 1 to R 16 are each the same or different and independently of each other hydrogen, deuterium, C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl group; and a C 1 -C 10 linear, branched or cyclic halogenated alkyl group,
상기 n1 내지 n4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 1 내지 3 중에서 선택되는 어느 하나의 정수이다.The n1 to n4 are the same or different and are independently any integer selected from 1 to 3.
여기서, 상기 [화학식 A]로 표시되는 유기 금속 화합물은 중심원자인 주석 원자 및 이에 서로 이웃한 2개의 주석원자 사이에 4개의 칼코겐 원자가 브릿지 구조로서 서로 결합하고 있어, 하나의 분자내에 3개의 주석 원자 및 4개의 칼코겐 원자를 포함하고 있는 고유의 구조를 가지고 있고, 이를 통해 우수한 화학적-열적 안정성을 가지며, 테트라하이드로퓨란(THF), 디에틸에테르(diethyl ether), 헥산(Hexane), 톨루엔(toluene), 벤젠(benzene), 디메틸포름아미드(DMF), 아세톤(Acetone) 등의 유기 용매에서 양호한 용해도를 가지며, 상대적으로 낮은 온도에서도 주석 박막, 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막의 증착을 용이하게 할 수 있으며, 특히 용액공정에서 금속 칼코겐화물 박막을 용이하게 형성할 수 있다. Here, in the organometallic compound represented by [Formula A], four chalcogen atoms are bonded to each other as a bridge structure between the central atom, a tin atom, and two adjacent tin atoms, so that three tin atoms are formed in one molecule. It has a unique structure containing an atom and four chalcogen atoms, and through this it has excellent chemical and thermal stability, and is resistant to tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, hexane, and toluene ( It has good solubility in organic solvents such as toluene, benzene, dimethylformamide (DMF), and acetone, and facilitates the deposition of tin thin films, tin oxide thin films, or tin chalcogenide thin films even at relatively low temperatures. In particular, a metal chalcogenide thin film can be easily formed in a solution process.
또한, 본 발명에 따른 유기 금속화합물에 있어서, 상기 [화학식 A]의 아미노 알콕사이드 리간드내 R1, R2, R5, R6, R9, R10, R13 R14는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, C1-C2의 선형 알킬기; C1-C2의 선형 할로겐화된 알킬기; C3-C6의 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C3-C6의 분지형 또는 고리형 할로겐화된 알킬기; 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하며, 이 경우에, 우수한 화학적-열적 안정성을 가지며, 상대적으로 낮은 온도에서도 박막의 증착 속도가 빠른 성질을 가지므로, 금속 박막, 금속 산화물 박막 또는 금속 칼코겐화물(금속 황화물, 금속 셀레늄, 금속 텔루륨) 박막을 형성하기 위한 금속 성분의 전구체로서 매우 바람직한 성질을 가질 수 있다.In addition, in the organometallic compound according to the present invention, R 1 in the amino alkoxide ligand of [Formula A], R 2 , R 5 , R 6 , R 9 , R 10 , R 13 and R 14 are the same or different and independently of each other, a linear alkyl group of C 1 -C 2 ; C 1 -C 2 linear halogenated alkyl group; C 3 -C 6 branched or cyclic alkyl group; and C 3 -C 6 branched or cyclic halogenated alkyl group; It is preferable to use any one selected from among, and in this case, it has excellent chemical-thermal stability and has a fast deposition rate of the thin film even at a relatively low temperature, so it can be used as a metal thin film, a metal oxide thin film, or a metal chalcogenide ( It can have very desirable properties as a precursor of a metal component for forming a thin film (metal sulfide, metal selenium, metal tellurium).
또한, 본 발명의 더욱 바람직한 일 실시예로서, 상기 R1, R2, R5, R6, R9, R10, R13 R14는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, CH3, CF3, C2H5, CH(CH3)2 및 C(CH3)3 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. In addition, as a more preferred embodiment of the present invention, the R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , R 9 , R 10 , R 13 and R 14 may be the same or different and independently selected from CH 3 , CF 3 , C 2 H 5 , CH(CH 3 ) 2 and C(CH 3 ) 3 .
또한, 본 발명에 따른 유기 금속화합물에 있어서, 상기 [화학식 A]의 아미노 알콕사이드 리간드내 R3, R4, R7, R8, R11, R12, R15 및 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, C1-C2의 선형 알킬기; C1-C2의 선형 할로겐화된 알킬기; C3-C6의 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C3-C6의 분지형 또는 고리형 할로겐화된 알킬기; 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 이 경우에, 우수한 화학적-열적 안정성을 가지며, 상대적으로 낮은 온도에서도 박막의 증착 속도가 빠른 성질을 가지므로, 금속 박막, 금속 산화물 박막 또는 금속 칼코겐화물(금속 황화물, 금속 셀레늄, 금속 텔루륨) 박막을 형성하기 위한 금속 성분의 전구체로서 매우 바람직한 성질을 가질 수 있다.In addition, in the organometallic compound according to the present invention, R 3 in the amino alkoxide ligand of [Formula A], R 4 , R 7 , R 8 , R 11 , R 12 , R 15 and R 16 are each the same or different and independently of each other a linear alkyl group of C 1 -C 2 ; C 1 -C 2 linear halogenated alkyl group; C 3 -C 6 branched or cyclic alkyl group; and C 3 -C 6 branched or cyclic halogenated alkyl group; It is preferable to use any one selected from among, and in this case, it has excellent chemical-thermal stability and has a fast deposition rate of the thin film even at a relatively low temperature, so it can be used as a metal thin film, a metal oxide thin film, or a metal chalcogenide ( It can have very desirable properties as a precursor of a metal component for forming a thin film (metal sulfide, metal selenium, metal tellurium).
또한, 본 발명의 더욱 바람직한 일 실시예에서, 상기 R3, R4, R7, R8, R11, R12, R15 및 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, CH3, CF3, C2H5, CH(CH3)2 및 C(CH3)3 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. In addition, in a more preferred embodiment of the present invention, R 3 , R 4 , R 7 , R 8 , R 11 , R 12 , R 15 and R 16 may each be the same or different and independently from one another selected from CH 3 , CF 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 and C (CH 3 ) 3 .
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 n1 내지 n4는 각각 1일 수 있고, 이에 의해 주석원자는 아미노 알콕사이드 리간드와 5원환의 배위 구조를 가짐으로써 안정한 상태를 나타낼 수 있다.Additionally, in one embodiment of the present invention, n1 to n4 may each be 1, and as a result, the tin atom may be in a stable state by having a coordination structure of a 5-membered ring with the amino alkoxide ligand.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 유기 금속 화합물내 칼코겐 원소인 X1 내지 X4는 서로 동일하고, 상기 치환기 R1 내지 R4를 포함하는 리간드; 상기 치환기 R5 내지 R8을 포함하는 리간드; 상기 치환기 R9 내지 R12를 포함하는 리간드; 및 상기 치환기 R13 내지 R16을 포함하는 리간드;는 서로 동일할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the chalcogen elements in the organometallic compound, X 1 to A ligand containing the above substituents R 5 to R 8 ; A ligand containing the above substituents R 9 to R 12 ; and a ligand containing the substituents R 13 to R 16 may be the same as each other.
한편, 본 발명은 상기 화학식 A로 표시되는 유기 금속 화합물을 금속 전구체로 이용하여, 주석 박막, 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막을 제조하는 방법 및 상기 제조방법에 의해 얻어지는 박막을 제공할 수 있으며, 이는 화학기상증착법(CVD) 방식 또는 원자층증착법(ALD) 방식 또는 용매에 전구체를 녹여서 코팅함으로써 박막을 형성할 수 있는 용액 공정 방식에 의해 수행될 수 있다.Meanwhile, the present invention can provide a method for producing a tin thin film, a tin oxide thin film, or a tin chalcogenide thin film using the organometallic compound represented by the formula A as a metal precursor, and a thin film obtained by the manufacturing method, , This can be performed by a chemical vapor deposition (CVD) method, an atomic layer deposition (ALD) method, or a solution process method that can form a thin film by dissolving the precursor in a solvent and coating it.
여기서, 상기 화학기상증착법(CVD) 방식 또는 원자층증착법(ALD) 또는 용액공정은 각각의 공정 조건에 따라 박막의 성장 속도(growth rate) 및 박막 형성온도 조건을 적절히 조절하여 최적의 두께와 밀도를 가지는 박막을 제조할 수 있다.Here, the chemical vapor deposition (CVD) method, atomic layer deposition (ALD), or solution process appropriately adjusts the growth rate and thin film formation temperature conditions according to each process condition to achieve optimal thickness and density. Branches can produce thin films.
보다 구체적으로, 상기 화학기상증착법(CVD)을 사용하는 경우, 본 발명의 유기 금속 화합물 전구체를 포함하는 반응물을 기체상태로, 다양한 종류 또는 형태를 갖는 기재를 포함하는 반응기에 공급함으로써 상기 기재 위에 주석 박막, 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막을 형성할 수 있다.More specifically, when using the chemical vapor deposition (CVD) method, the reactant containing the organometallic compound precursor of the present invention is supplied in a gaseous state to a reactor containing a substrate of various types or shapes, thereby forming an annotation on the substrate. It can form a thin film, a tin oxide thin film, or a tin chalcogenide thin film.
또한, 본 발명에서, 원자층증착법(ALD)를 사용하는 경우, 본 발명에서의 화학식 A로 표시되는 유기금속 화합물을 전구체로서 포함하는 반응물을 증착 챔버(chamber)에 펄스 형태로 공급하여, 웨이퍼 표면과 화학적 반응을 일으키면서 정밀한 단층 막을 형성할 수 있다. In addition, in the present invention, when using atomic layer deposition (ALD), a reactant containing the organometallic compound represented by formula A in the present invention as a precursor is supplied to the deposition chamber in pulse form to form a pulse on the wafer surface. A precise single-layer film can be formed by causing a chemical reaction.
또한, 본 발명에서, 상기 화학식 A로 표시되는 유기금속 화합물을 용액공정에 의해 박막을 형성하는 경우에는 용매에 유기금속화합물(전구체)를 녹여서 기재상에 코팅후 가열 또는 외부로부터의 에너지를 인가 받음으로써, 주석 박막, 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막을 형성할 수 있으며, 바람직하게는, 상기 화학식 A로 표시되는 유기금속 화합물은 하나의 분자내에 주석 성분 및 칼코겐 성분을 동시에 포함하는 장점을 가짐과 동시에, 테트라하이드로퓨란(THF), 디에틸에테르(diethyl ether), 헥산(Hexane), 톨루엔(toluene), 벤젠(benzene), 디메틸포름아미드(DMF), 아세톤(Acetone) 등의 유기 용매에서 양호한 용해도를 가짐으로써, 용액공정에 의해 추가적 칼코겐 성분(황, 또는 셀레늄 또는 탤루륨 성분)의 투입없이 주석 칼코겐화물 박막을 용이하게 형성할 수 있다.In addition, in the present invention, when forming a thin film of the organometallic compound represented by Formula A through a solution process, the organometallic compound (precursor) is dissolved in a solvent, coated on the substrate, and then heated or energy is applied from the outside. As a result, a tin thin film, a tin oxide thin film, or a tin chalcogenide thin film can be formed. Preferably, the organometallic compound represented by the formula A has the advantage of simultaneously containing a tin component and a chalcogen component in one molecule. At the same time, tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, hexane, toluene, benzene, dimethylformamide (DMF), and acetone By having good solubility in organic solvents such as the like, a tin chalcogenide thin film can be easily formed through a solution process without adding additional chalcogenide components (sulfur, selenium, or tellurium components).
또한, 본 발명은 상기 [화학식 A]로 표시되는 유기 금속 화합물을 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공한다.Additionally, the present invention provides a photoresist composition containing the organometallic compound represented by [Formula A].
본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은 유기 금속 화합물내 주석 원자에 특정한 구조의 유기기가 결합된 구조단위를 포함함에 따라, 종래의 유기 및/또는 무기 포토레지스트 대비 상대적으로 감도가 우수하고 취급이 용이할 수 있다.Since the photoresist composition according to the present invention contains a structural unit in which an organic group of a specific structure is bonded to a tin atom in an organometallic compound, it has relatively excellent sensitivity and can be easily handled compared to conventional organic and/or inorganic photoresists. there is.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 포토레지스트 조성물에서, 상기 화학식 A로 표시되는 유기금석 화합물은 상기 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 80 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는, 1 중량% 내지 30 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.In a preferred embodiment, in the photoresist composition, the organometallic compound represented by Formula A is contained in an amount of 0.1% by weight to 80% by weight, preferably 0.5% by weight to 50% by weight, based on the total weight of the composition. More preferably, it may be included in an amount of 1% to 30% by weight.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 포토레지스트 조성물은 유기 용매를 선택적으로 포함할 수 있고, 일 예로, 방향족 화합물류(예를 들어, 자일렌, 톨루엔), 알콜류(예를 들어, 4-메틸-2-펜탄올, 4-메틸-2-프로판올, 1-부탄올, 메탄올, 이소프로필 알콜, 1-프로판올, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르), 에테르류(예를 들어, 아니솔, 테트라하이드로푸란), 에스테르류(n-부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸 아세테이트, 에틸락테이트), 케톤류(예를 들어, 메틸 에틸 케톤, 2-헵타논), 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In a preferred embodiment, the photoresist composition may optionally include an organic solvent, for example, aromatic compounds (e.g., xylene, toluene), alcohols (e.g., 4-methyl-2 -Pentanol, 4-methyl-2-propanol, 1-butanol, methanol, isopropyl alcohol, 1-propanol, propylene glycol monomethyl ether), ethers (e.g., anisole, tetrahydrofuran), esters (n-butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl acetate, ethyl lactate), ketones (e.g., methyl ethyl ketone, 2-heptanone), mixtures thereof, etc., but are limited thereto. That is not the case.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 포토레지스트 조성물은 상기 화학식 A로 표시되는 유기주석 화합물과 용매 외에, 추가로 수지를 더 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, the photoresist composition may further include a resin in addition to the organotin compound represented by Chemical Formula A and a solvent.
또한, 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은 경우에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 예시로는 계면활성제, 가교제, 레벨링제, 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Additionally, the photoresist composition according to the present invention may further include additives in some cases. Examples of the additives include surfactants, cross-linking agents, leveling agents, or combinations thereof.
또한, 본 발명에 따른 포토레지스트 조성물을 사용하여 패턴을 형성할 수 있으며, 패턴 형성 방법은, 기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계; 상기 식각 대상 막 위에 전술한 포토레지스트 조성물을 적용하여 포토레지스트 막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 막을 패터닝하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 식각 대상막을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.Additionally, a pattern can be formed using the photoresist composition according to the present invention, and the pattern forming method includes forming a film to be etched on a substrate; forming a photoresist film by applying the photoresist composition described above on the etching target film; patterning the photoresist film to form a photoresist pattern; and etching the etch target layer using the photoresist pattern as an etch mask.
한편, 본 발명은 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te) 중에서 선택되는 1 종이상의 칼코겐 전구체;와, 하기 화합물 B로 표시되는 유기 주석 화합물 및 하기 화합물 B‘로 표시되는 유기 주석 화합물;을 각각 반응물로 사용하여 하기 화학식 A 로 표시되는 유기 금속 화합물을 제조하는 것을 특징으로 하는, 상기 화학식 A로 표시되는 유기 금속 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a chalcogen precursor selected from sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te); an organic tin compound represented by the following compound B; and an organic tin compound represented by the following compound B' Provided is a method for producing an organometallic compound represented by the formula A, which is characterized in that the organometallic compound represented by the formula A is prepared by using a tin compound as a reactant, respectively.
[화합물 B] [화합물 B‘] [Compound B] [Compound B‘]
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[화학식 A] [Formula A]
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여기서, 상기 화합물 B, 화합물 B’ 및 화학식 A에서의 X1 내지 X4, R1 내지 R16, n1 내지 n4은 각각 앞서 정의한 바와 동일하다. Here , in Compound B , Compound B' , and Formula A, X 1 to
또한, 본 발명의 더욱 바람직한 일 실시예에서, 상기 칼코겐 전구체는 황, 트리페닐포스핀 설파이드, 셀레늄, 트리페닐포스핀 셀레나이드, 텔루륨, 트리페닐포스핀텔루라이드 중에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.In addition, in a more preferred embodiment of the present invention, the chalcogen precursor may be selected from sulfur, triphenylphosphine sulfide, selenium, triphenylphosphine selenide, tellurium, and triphenylphosphine telluride. It is not limited.
즉, 본 발명의 화학식 A로 표시되는 유기 금속 화합물은 황(S) 및 셀레늄(Se) 중에서 선택되는 1 종이상의 칼코겐 전구체;와, 하기 화합물 B로 표시되는 유기 주석 화합물 및 하기 화합물 B‘로 표시되는 유기 주석 화합물;을 각각 반응물로서 사용되어, That is, the organometallic compound represented by the formula A of the present invention is one or more chalcogen precursors selected from sulfur (S) and selenium (Se); and an organotin compound represented by the following compound B and the following compound B'. The indicated organic tin compounds are used as reactants, respectively;
상기 치환기 R1 내지 R4를 포함하는 리간드 및 상기 치환기 R5 내지 R8을 포함하는 리간드가 배위된, 화합물 B로 표시되는 유기 주석 화합물;과 상기 치환기 R9 내지 R12를 포함하는 리간드 및 상기 치환기 R13 내지 R16을 포함하는 리간드가 배위된, 화합물 B‘로 표시되는 유기 주석 화합물;이 각각 2개의 칼코겐 원소에 결합하며, 이에 따른 4개의 칼코겐 원소는 또한, 화합물 B로 표시되는 유기 주석 화합물 또는 하기 화합물 B‘로 표시되는 유기 주석 화합물로부터 유래된 주석 원자(중심 금속)에 결합함으로써, 상기 [화학식 A] 로 표시되는 유기 금속 화합물이 제조될 수 있다.an organic tin compound represented by compound B, in which a ligand containing the substituents R 1 to R 4 and a ligand containing the substituents R 5 to R 8 are coordinated; and a ligand containing the substituents R 9 to R 12 and the above an organotin compound represented by compound B', coordinated with a ligand containing substituents R 13 to R 16 ; these are each bonded to two chalcogen elements, and the four chalcogen elements thus represented are also represented by compound B An organometallic compound represented by the above [Formula A] can be produced by bonding to a tin atom (center metal) derived from an organotin compound or an organotin compound represented by Compound B' below.
여기서, 본 발명에 따른 화합물 B에서의 상기 R1 내지 R8은 각각 바람직하게는, C1-C2의 선형 알킬기; C1-C2의 선형 할로겐화된 알킬기; C3-C6의 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C3-C6의 분지형 또는 고리형 할로겐화된 알킬기; 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 R1 내지 R8는 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, CH3, CF3, C2H5, CH(CH3)2 및 C(CH3)3 중에서 어느 하나일 수 있다.Here, in compound B according to the present invention, R 1 to R 8 are each preferably a C 1 -C 2 linear alkyl group; C 1 -C 2 linear halogenated alkyl group; C 3 -C 6 branched or cyclic alkyl group; and C 3 -C 6 branched or cyclic halogenated alkyl group; It may be any one selected from among, and more preferably, R 1 to R 8 are the same or different and independently of each other, CH 3 , CF 3 , C 2 H 5 , CH(CH 3 ) 2 and C(CH 3 ) It can be any one of 3 .
또한, 본 발명에 따른 화합물 B‘에서의 상기 R9 내지 R16은 각각 바람직하게는, C1-C2의 선형 알킬기; C1-C2의 선형 할로겐화된 알킬기; C3-C6의 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C3-C6의 분지형 또는 고리형 할로겐화된 알킬기; 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 R9 내지 R16은 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, CH3, CF3, C2H5, CH(CH3)2 및 C(CH3)3 중에서 어느 하나일 수 있다.In addition, in compound B' according to the present invention, R 9 to R 16 are each preferably a C 1 -C 2 linear alkyl group; C 1 -C 2 linear halogenated alkyl group; C 3 -C 6 branched or cyclic alkyl group; and C 3 -C 6 branched or cyclic halogenated alkyl group; It may be any one selected from among, and more preferably, R 9 to R 16 are the same or different and independently of each other, CH 3 , CF 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 and C (CH 3 ) It can be any one of 3 .
또한, 본 발명의 화학식 A로 표시되는 유기 금속 화합물을 제조하는 방법에서, 상기 화합물 B에서의 상기 치환기 R1 내지 R4를 포함하는 리간드; 상기 치환기 R5 내지 R8을 포함하는 리간드; 화합물 B‘에서의 상기 치환기 R9 내지 R12를 포함하는 리간드; 및 상기 치환기 R13 내지 R16을 포함하는 리간드;는 서로 동일한 것을 사용할 수 있다.Additionally, in the method for producing an organometallic compound represented by Formula A of the present invention, a ligand comprising the substituents R 1 to R 4 in the compound B; A ligand containing the above substituents R 5 to R 8 ; A ligand containing the above substituents R 9 to R 12 in compound B'; and the ligand containing the substituents R 13 to R 16 may be the same as each other.
또한, 상기 화학식 A로 표시되는 유기금속 화합물을 제조함에 있어, 유기 용매가 사용되는 경우에, 적절한 유기 용매의 종류로서는 헥산, 톨루엔, 테트라하이드로퓨란, 헥산, 시클로헥산, 디에틸에테르, 아세톤, 디메틸포름아미드 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 바람직하게는 디에틸에테르 또는 헥산을 사용할 수 있다.In addition, when an organic solvent is used in producing the organometallic compound represented by the formula A, suitable types of organic solvents include hexane, toluene, tetrahydrofuran, hexane, cyclohexane, diethyl ether, acetone, and dimethyl. Formamide, etc. may be mentioned, but it is not limited thereto, and diethyl ether or hexane may be preferably used.
상기 반응은 바람직하게는, 상기 유기 용매 하에서, -30 ~ 150℃, 바람직하게는 -10 내지 40 ℃의 온도 범위에서 12 내지 24시간 동안 반응을 진행할 수 있으며, 낮은온도에서 반응시 상기 화학식 A로 표시되는 화합물의 수득률이 높을 수 있다. The reaction can preferably be carried out in the organic solvent at a temperature range of -30 to 150°C, preferably -10 to 40°C for 12 to 24 hours, and when reacted at a low temperature, the formula A The yield of the displayed compound may be high.
이때, 상기 화학식 A로 표시되는 화합물의 제조 반응 중에, 함께 생성된 부산물 또는 미반응물로부터 생성물을 분리하기 위해서는 재결정(recrystallization), 승화(sublimation), 증류(distillation), 추출(extraction) 또는 컬럼 크로마토그래피 등을 이용하여 분리하여 고순도의 신규한 유기 금속 화합물을 얻을 수 있다.At this time, during the production reaction of the compound represented by Formula A, in order to separate the product from the by-products or unreacted products produced together, recrystallization, sublimation, distillation, extraction, or column chromatography is used. By separating using, etc., novel organometallic compounds of high purity can be obtained.
이에 따라 얻어진, 고순도의 상기 화학식 A로 표시되는 유기 금속 화합물은 상온에서 고체 또는 액체일 수 있다. The high-purity organometallic compound represented by Chemical Formula A thus obtained may be solid or liquid at room temperature.
또한, 본 발명은 상기 화학식 A로 표시되는 유기 주석 화합물을 포함하는 용액공정용 조성물을 이용하여 박막을 제조하는 경우에, 기존 상용 소재와 대비하여 우수한 광센서 성능을 나타낼 수 있음과 동시에, 대면적 및 고균일의 주석 칼코게나이드 박막을 제조할 수 있다.In addition, the present invention can exhibit superior optical sensor performance compared to existing commercial materials when manufacturing a thin film using a composition for solution processing containing the organic tin compound represented by the formula A, and at the same time, it can exhibit large-area optical sensor performance compared to existing commercial materials. And a highly uniform tin chalcogenide thin film can be produced.
이하에서는 본 발명에 따른 유기 주석 화합물을 포함하는 용액공정용 조성물 및 이를 이용한 주석 칼코게나이드 박막의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the composition for solution processing containing an organic tin compound according to the present invention and the method for manufacturing a tin chalcogenide thin film using the same will be described in more detail.
본 발명은 하기 [화학식 A] 로 표시되는 유기 주석 화합물을 포함하는, 주석 칼코게나이드 박막형성을 위한 용액공정용 조성물을 제공한다. The present invention provides a composition for solution processing for forming a tin chalcogenide thin film, comprising an organic tin compound represented by the following [Chemical Formula A].
[화학식 A] [Formula A]
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상기 화학식 A에서,In Formula A,
상기 X1 내지 X4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 황(S) 원자, 셀레늄(Se) 원자 및 텔루륨(Te) 원자 중에서 선택되는 하나이고, Wherein X 1 to
상기 R1 내지 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형의 할로겐화된 알킬기 중에서 선택되는 어느 하나이고,R 1 to R 16 are each the same or different and independently of each other hydrogen, deuterium, C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl group; and a C 1 -C 10 linear, branched or cyclic halogenated alkyl group,
상기 n1 내지 n4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 1 내지 3 중에서 선택되는 어느 하나의 정수이다.The n1 to n4 are the same or different and are independently any integer selected from 1 to 3.
여기서, 상기 화학식 A로 표시되는 화합물을 포함하는 용액공정용 조성물을 사용함으로써, 우수한 화학적-열적 안정성을 가질 수 있어, 우수한 품질의 대면적 및 고균일의 주석 칼코겐화물 박막을 제조할 수 있으며, 이에 따라 기존 상용 소재와 대비하여 우수한 광센서 성능을 나타낼 수 있는 주석 칼코게나이드 박막을 제조할 수 있다.Here, by using a composition for solution processing containing the compound represented by the formula A, it is possible to have excellent chemical and thermal stability, and to manufacture a large-area and highly uniform tin chalcogenide thin film of excellent quality, Accordingly, it is possible to manufacture a tin chalcogenide thin film that can exhibit superior optical sensor performance compared to existing commercial materials.
여기서, 본 발명의 용액공정용 조성물내 상기 유기 주석 화합물내 중심 주석원자가 아닌 각각의 바깥쪽 주석원자에 배위되는 아미노 알콕사이드 리간드는 아래의 리간드 B-1, 리간드 B-2, 리간드 B’-1 및 리간드 B’-2를 포함할 수 있다.Here, the amino alkoxide ligand coordinated to each outer tin atom rather than the central tin atom in the organic tin compound in the composition for solution processing of the present invention is Ligand B-1, Ligand B-2, Ligand B'-1, and It may include ligand B'-2.
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[리간드 B-1] [리간드 B-2][Ligand B-1] [Ligand B-2]
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[리간드 B’-1] [리간드 B’-2][Ligand B’-1] [Ligand B’-2]
또한, 본 발명에 따른 용액공정용 조성물내 상기 [화학식 A]의 아미노 알콕사이드 리간드내 산소원자(O)에 연결된 탄소원자에 결합되는 치환기인 R1, R2, R5, R6, R9, R10, R13 R14는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, C1-C5의 선형 알킬기; C1-C5의 선형 할로겐화된 알킬기; C3-C7의 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C3-C7의 분지형 또는 고리형 할로겐화된 알킬기; 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 C1-C2의 선형 알킬기; C1-C2의 선형 할로겐화된 알킬기; C3-C6의 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C3-C6의 분지형 또는 고리형 할로겐화된 알킬기; 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 이 경우에, 우수한 화학적-열적 안정성을 가지며, 상대적으로 낮은 온도에서도 박막의 증착 속도가 빠른 성질을 가지므로, 주석 칼코겐화물(주석 황화물, 주석 셀레늄, 주석 텔루륨) 박막을 형성하기 위한 금속 성분의 전구체로서 매우 바람직한 성질을 가질 수 있다.In addition, R 1 , which is a substituent bonded to the carbon atom connected to the oxygen atom (O) in the amino alkoxide ligand of [Formula A] in the composition for solution processing according to the present invention, R 2 , R 5 , R 6 , R 9 , R 10 , R 13 and R 14 are the same or different and independently of each other, a linear alkyl group of C 1 -C 5 ; C 1 -C 5 linear halogenated alkyl group; C 3 -C 7 branched or cyclic alkyl group; and a C 3 -C 7 branched or cyclic halogenated alkyl group; It is preferably any one selected from among, and more preferably, a C 1 -C 2 linear alkyl group; C 1 -C 2 linear halogenated alkyl group; C 3 -C 6 branched or cyclic alkyl group; and C 3 -C 6 branched or cyclic halogenated alkyl group; It is preferable to use any one selected from among, and in this case, tin chalcogenide (tin sulfide, tin selenium, tin Tellurium) can have very desirable properties as a precursor of a metal component for forming a thin film.
또한, 본 발명의 더욱 바람직한 일 실시예로서, 상기 R1, R2, R5, R6, R9, R10, R13 R14는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, CH3, CF3, C2H5, CH(CH3)2 및 C(CH3)3 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. In addition, as a more preferred embodiment of the present invention, the R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , R 9 , R 10 , R 13 and R 14 may be the same or different and independently selected from CH 3 , CF 3 , C 2 H 5 , CH(CH 3 ) 2 and C(CH 3 ) 3 .
또한, 본 발명에 따른 유기 금속화합물에 있어서, 상기 [화학식 A]의 아미노 알콕사이드 리간드내 질소원자(N)에 결합되는 치환기인 R3, R4, R7, R8, R11, R12, R15 및 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, C1-C5의 선형 알킬기; C1-C5의 선형 할로겐화된 알킬기; C3-C7의 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C3-C7의 분지형 또는 고리형 할로겐화된 알킬기; 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, C1-C2의 선형 알킬기; C1-C2의 선형 할로겐화된 알킬기; C3-C6의 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C3-C6의 분지형 또는 고리형 할로겐화된 알킬기; 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 이 경우에, 우수한 화학적-열적 안정성을 가지며, 상대적으로 낮은 온도에서도 박막의 증착 속도가 빠른 성질을 가지므로, 주석 칼코겐화물(주석 황화물, 주석 셀레늄, 주석 텔루륨) 박막을 형성하기 위한 금속 성분의 전구체로서 매우 바람직한 성질을 가질 수 있다.In addition, in the organometallic compound according to the present invention, R 3 , which is a substituent bonded to the nitrogen atom (N) in the amino alkoxide ligand of [Formula A], R 4 , R 7 , R 8 , R 11 , R 12 , R 15 and R 16 are each the same or different and independently of each other a linear alkyl group of C 1 -C 5 ; C 1 -C 5 linear halogenated alkyl group; C 3 -C 7 branched or cyclic alkyl group; and a C 3 -C 7 branched or cyclic halogenated alkyl group; It is preferable that it is any one selected from among, and more preferably, a C 1 -C 2 linear alkyl group; C 1 -C 2 linear halogenated alkyl group; C 3 -C 6 branched or cyclic alkyl group; and C 3 -C 6 branched or cyclic halogenated alkyl group; It is preferable to use any one selected from among, and in this case, tin chalcogenide (tin sulfide, tin selenium, tin Tellurium) can have very desirable properties as a precursor of a metal component for forming a thin film.
또한, 본 발명의 더욱 바람직한 일 실시예에서, 상기 R3, R4, R7, R8, R11, R12, R15 및 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, CH3, CF3, C2H5, CH(CH3)2 및 C(CH3)3 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. In addition, in a more preferred embodiment of the present invention, R 3 , R 4 , R 7 , R 8 , R 11 , R 12 , R 15 and R 16 may each be the same or different and independently from one another selected from CH 3 , CF 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 and C (CH 3 ) 3 .
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 [화학식 A]의 아미노 알콕사이드 리간드내 상기 n1 내지 n4는 각각 1 또는 2일 수 있고, 이에 의해 주석원자는 아미노 알콕사이드 리간드와 5원환 또는 6원환의 배위 구조를 가짐으로써 안정한 상태를 나타낼 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 n1 내지 n4는 각각 1 로서 주석원자는 아미노 알콕사이드 리간드와 5원환의 구조를 가질 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, n1 to n4 in the amino alkoxide ligand of [Formula A] may each be 1 or 2, whereby the tin atom has a coordination structure of a 5-membered ring or a 6-membered ring with the amino alkoxide ligand. It can represent a stable state by having, and more preferably, n1 to n4 are each 1, and the tin atom can have the structure of an amino alkoxide ligand and a 5-membered ring.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 [화학식 A]로 표시되는 주석 착물내 칼코겐 원소인 X1 내지 X4는 서로 동일하고, 상기 치환기 R1 내지 R4를 포함하는 리간드; 상기 치환기 R5 내지 R8을 포함하는 리간드; 상기 치환기 R9 내지 R12를 포함하는 리간드; 및 상기 치환기 R13 내지 R16을 포함하는 리간드;는 서로 동일할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention , the chalcogen elements X 1 to A ligand containing the above substituents R 5 to R 8 ; A ligand containing the above substituents R 9 to R 12 ; and a ligand containing the substituents R 13 to R 16 may be the same as each other.
즉, 상기 [화학식 A]로 표시되는 주석 착물내 칼코겐 원소인 X1 내지 X4는 모두 황원자이거나 또는 X1 내지 X4는 모두 셀레늄 원자이거나 또는 X1 내지 X4는 모두 텔루륨(Te) 원자일 수 있고, 이 경우에 칼코겐 원소가 동일함으로써, 상기 주석 착물이 다양한 종류로 얻어지는 것을 피할 수 있어 최종적으로 얻어지는 주석 착물의 정제 및 분리의 용이한 이점이 있으며, 또한 제조하고자 하는 주석 칼코겐 박막내 원하는 칼코겐 원소만이 포함되도록 하여 주석 칼코겐 박막을 제조할 수 있는 잇점이 있다.That is, in the tin complex represented by [ Formula A] , all chalcogen elements X 1 to X 4 are sulfur atoms , or all X 1 to It may be an atom, and in this case, the chalcogen element is the same, so that the tin complex can be avoided from being obtained in various types, which has the advantage of easy purification and separation of the finally obtained tin complex, and also the tin chalcogen to be produced. There is an advantage in that a tin chalcogenide thin film can be manufactured by ensuring that only the desired chalcogen elements are included in the thin film.
또한, 상기 치환기 R1 내지 R4를 포함하는 리간드; 상기 치환기 R5 내지 R8을 포함하는 리간드; 상기 치환기 R9 내지 R12를 포함하는 리간드; 및 상기 치환기 R13 내지 R16을 포함하는 리간드;는 서로 동일한 종류로 사용함으로써, 상기 주석 착물이 다양한 종류로 얻어지는 것을 피할 수 있어 최종적으로 얻어지는 주석 착물의 정제 및 분리의 용이한 이점이 있으며, 제조되는 주석 착물내 아미노 알콕사이드 리간드의 한경을 동일하게 맞출수 있어, 박막형성시 균일조건으로 반응이 이루어지게 할 수 있다. In addition, a ligand containing the above substituents R 1 to R 4 ; A ligand containing the above substituents R 5 to R 8 ; A ligand containing the above substituents R 9 to R 12 ; and the ligand containing the substituents R 13 to R 16 ; by using the same type, it is possible to avoid obtaining the tin complex in various types, which has the advantage of easy purification and separation of the finally obtained tin complex. Since the diameter of the amino alkoxide ligand in the tin complex can be adjusted to be the same, the reaction can be carried out under uniform conditions when forming a thin film.
또한, 상기 화학식 A로 표시되는 유기 주석 화합물을 포함하는 용액공정용 조성물은 유기 용매에 대해 양호한 용해도를 가짐으로써, 유기 용매의 존재하에서 박막형성이 가능하다. 이 경우에, 상기 용액공정용 조성물은 화학식 A로 표시되는 유기 주석 화합물내 칼코겐 성분을 포함하고 있어, 추가적 칼코겐 성분(황, 또는 셀레늄 또는 탤루륨 성분)의 투입없이 용액공정하에서 주석 칼코겐화물 박막을 용이하게 형성할 수 있다.In addition, the composition for solution processing containing the organic tin compound represented by Formula A has good solubility in organic solvents, enabling thin film formation in the presence of organic solvents. In this case, the composition for the solution process contains a chalcogen component in the organic tin compound represented by Chemical Formula A, and tin chalcogen is produced under the solution process without the addition of additional chalcogen components (sulfur, selenium, or tellurium components). A cargo thin film can be easily formed.
이때, 상기 유기 주석 화합물과 함께 혼합되는 유기 용매는 특별하게 제한되지는 않으며, 바람직하게는 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 시클로헥산 및 시클로옥탄 중에서 선택되는 1종 이상의 비극성 유기 용매 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있거나, 또는 아세토니트릴, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 헥사메틸포스포르아미드, N-메틸피롤리돈, 테트라하이드로퓨란, 에틸아세테이트 및 아세톤 중에서 선택되는 1종 이상의 극성 유기용매 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. At this time, the organic solvent mixed with the organic tin compound is not particularly limited, and is preferably hexane, heptane, octane, nonane, benzene, toluene, xylene, One or more non-polar organic solvents selected from cyclohexane and cyclooctane or mixtures thereof may be used, or acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, hexamethylphosphoramide, N-methylpyrroli One or more polar organic solvents selected from copper, tetrahydrofuran, ethyl acetate, and acetone, or mixtures thereof, may be used.
여기서, 본 발명의 용액공정용 조성물은 상기 [화학식 A] 로 표시되는 유기 주석 화합물을 유기 용매에 투입하고 5분 내지 3일, 바람직하게는 30분 내지 12 시간 동안 혼합 및 교반하여 제조할 수 있다.Here, the composition for solution processing of the present invention can be prepared by adding the organic tin compound represented by [Formula A] into an organic solvent and mixing and stirring for 5 minutes to 3 days, preferably 30 minutes to 12 hours. .
여기서, 본 발명의 용액공정용 조성물은 전체 조성물을 기준으로, 상기 유기 용매를 10 내지 99.95 wt%를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 99.9 wt%, 더욱 바람직하게는 80 ~ 99.8 wt%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 90 ~ 99.3 wt%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 92 ~ 99 wt%를 포함할 수 있다.Here, the composition for solution processing of the present invention may contain 10 to 99.95 wt% of the organic solvent, preferably 50 to 99.9 wt%, and more preferably 80 to 99.8 wt%, based on the entire composition. It may contain, more preferably, 90 to 99.3 wt%, and even more preferably, 92 to 99 wt%.
또한, 본 발명의 용액공정용 조성물은 전체 조성물을 기준으로, 상기 [화학식 A] 로 표시되는 유기 주석 화합물을 0.05 내지 90 wt%, 바람직하게는 0.1 내지 50 wt%, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 20 wt%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 15 wt%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.7 ~ 10 wt%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 ~ 8 wt%를 포함할 수 있다. In addition, the composition for solution processing of the present invention contains 0.05 to 90 wt%, preferably 0.1 to 50 wt%, and more preferably 0.2 to 20 wt% of the organic tin compound represented by [Formula A], based on the entire composition. wt%, more preferably 0.5 to 15 wt%, more preferably 0.7 to 10 wt%, and even more preferably 1 to 8 wt%. You can.
한편, 본 발명은 상기 화학식 A로 표시되는 유기 주석 화합물을 포함하는 용액공정용 조성물을 이용하여, 주석 칼코겐화물 박막을 제조하는 방법 및 상기 제조방법에 의해 얻어지는 박막을 제공할 수 있다.Meanwhile, the present invention can provide a method for producing a tin chalcogenide thin film using a composition for solution processing containing the organic tin compound represented by the formula A, and a thin film obtained by the production method.
보다 상세하게는, 본 발명은 상기 화학식 A로 표시되는 유기 주석 화합물을 포함하는 용액공정용 조성물을 기판에 코팅하는 단계; 및 (b) 상기 용액 공정용 조성물이 코팅된 기판을 열처리 또는 외부의 에너지를 인가하는 단계;를 포함하는 주석 칼코게나이드 박막의 제조방법을 제공할 수 있으며, 이는 용매에 상기 유기 주석 화합물(전구체)를 녹여서 기판에 코팅하고 이를 열처리 또는 에너지를 인가함으로써 박막을 형성하는 용액 공정 방식에 해당된다.More specifically, the present invention includes the steps of coating a substrate with a composition for solution processing containing the organic tin compound represented by Formula A; and (b) heat-treating or applying external energy to a substrate coated with the composition for solution processing. It is possible to provide a method for producing a tin chalcogenide thin film comprising ) is melted and coated on a substrate, followed by heat treatment or application of energy to form a thin film.
이때, 사용되는 기판의 종류는 SiO2, SiO2/Si, 사파이어, 유리 및 석영(quartz), 플라스틱 및 플렉서블 유리(Willow glass) 중에서 선택된 하나일 수 있으며, 이때, 상기 플라스틱의 예로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리이미드(polyimide, PI) 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. At this time, the type of substrate used may be one selected from SiO 2 , SiO 2 /Si, sapphire, glass and quartz, plastic and flexible glass (Willow glass). In this case, an example of the plastic is polyethylene terephthalate. Phthalate (polyethylene terephthalate, PET), polyimide (PI), etc. may be used, but are not limited thereto.
한편, 용액공정용 조성물내 유기 용매가 극성 유기 용매인 경우에 용액공정용 조성물의 코팅막 형성을 향상시키기 위하여, 상기 (a) 단계 이전에, 상기 기판은 표면을 친수성 처리할 수 있다. 이때, 상기 기판의 친수성 처리는 바람직하게는 UV 광처리, 플라즈마 처리 또는 방전처리 중에서 선택될 수 있으며, 이를 통하여 용액공정용 조성물이 기판의 표면에 고르게 분산되어 코팅력이 향상될 수 있다.Meanwhile, in order to improve the formation of a coating film of the composition for solution processing when the organic solvent in the composition for solution processing is a polar organic solvent, before step (a), the surface of the substrate may be treated to make it hydrophilic. At this time, the hydrophilic treatment of the substrate may preferably be selected from UV light treatment, plasma treatment, or discharge treatment, and through this, the composition for solution processing can be evenly dispersed on the surface of the substrate to improve coating power.
상기 용액공정용 조성물을 기판 상에 코팅하는 방법으로는 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 롤코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating), 분무코팅(spray coating), 스핀 캐스팅(spin casting), 흐름코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing), 잉크젯(ink jet) 또는 드롭캐스팅(drop casting) 등의 코팅방법을 사용할 수 있으며, 편의성 및 균일성의 측면에서 가장 바람직한 코팅 방법은 스핀 코팅일 수 있으며, 예컨대, 300 내지 1500 rpm의 속도로 1차 코팅하는 단계; 및 1000 내지 2500 rpm의 속도로 2차 코팅하는 단계;를 포함할 수 있고, 바람직하게는 700 내지 900 rpm의 속도로 1차 코팅하는 단계; 및 1500 내지 1700 rpm의 속도로 2차 코팅하는 단계;를 포함할 수 있다. Methods for coating the composition for solution processing on a substrate include spin coating, dip coating, roll coating, screen coating, spray coating, and spin. Coating methods such as spin casting, flow coating, screen printing, ink jet, or drop casting can be used, and are the most desirable coating in terms of convenience and uniformity. The method may be spin coating, e.g., first coating at a speed of 300 to 1500 rpm; and secondary coating at a speed of 1000 to 2500 rpm; preferably, primary coating at a speed of 700 to 900 rpm; and secondary coating at a speed of 1500 to 1700 rpm.
또한, 본 발명에서, 상기 코팅막의 형성 후, 기판에 잔류하는 유기용매를 제거하기 위한 열처리 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 열처리 단계는 건조 단계일 수 있으며, 구체적으로 50 내지 150 ℃의 온도조건에서 수행될 수 있다. 이때, 상기 열처리 시간은 극성 유기용매가 제거될 수 있는 수준이라면 제한되지 않으나, 10 초 내지 10분 범위에서 조절될 수 있다.Additionally, in the present invention, after forming the coating film, a heat treatment step to remove the organic solvent remaining on the substrate may be additionally included. The heat treatment step may be a drying step, and may specifically be performed at a temperature of 50 to 150°C. At this time, the heat treatment time is not limited as long as the polar organic solvent can be removed, but can be adjusted in the range of 10 seconds to 10 minutes.
상기 코팅막의 형성 이후에, 또는 선택적으로 기판에 잔류하는 유기용매의 제거를 위한 열처리 단계 이후에, 주석 원자에 결합된 리간드들의 열분해에 의하여 2차원 구조의 주석 칼코게나이드를 형성하기 위해 사용되는 열처리 온도는 200 내지 700 ℃의 범위에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 250 내지 600 ℃의 범위, 더욱 바람직하게는 280 내지 500 ℃의 범위에서 수행될 수 있으며, 열처리 시간은 10 초 내지 12 시간, 바람직하게는 1분 내지 1 시간동안 열처리를 수행할 수 있으며, 예컨대, 아르곤 또는 질소 등의 불활성 기체 분위기하에서 250 내지 700 ℃의 온도 범위에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 250 내지 600 ℃의 범위, 더욱 바람직하게는 280 내지 500 ℃의 범위에서 수행될 수 있으며, 이는 원하고자 하는 박막의 구성 성분 및 성질에 따라 적절히 조절 또는 변경될 수 있다.Heat treatment used to form a two-dimensional tin chalcogenide by thermal decomposition of ligands bonded to tin atoms after the formation of the coating film, or optionally after a heat treatment step to remove the organic solvent remaining on the substrate. The temperature may be in the range of 200 to 700°C, preferably in the range of 250 to 600°C, more preferably in the range of 280 to 500°C, and the heat treatment time may be 10 seconds to 12 hours, preferably Heat treatment may be performed for 1 minute to 1 hour, for example, in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen at a temperature ranging from 250 to 700°C, preferably in the range of 250 to 600°C. Preferably, it can be carried out in the range of 280 to 500°C, and this can be appropriately adjusted or changed depending on the components and properties of the desired thin film.
예컨대, 상기 화학식 A로 표시되는 유기 주석 화합물을 포함하는 용액공정용 조성물의 열분해를 위한 열처리 공정에 있어서의 더욱 바람직한 예로서, 0.5 torr 내지 760 torr 의 압력, 바람직하게는 1 torr 내지 20 torr 의 압력하에, 50 내지 120 ℃의 범위로 가열하여 유기 용매를 제거하는 단계; 및 0.5 torr 내지 760 torr 의 압력하에, 바람직하게는 1 torr 내지 20 torr 의 압력하에, 200 내지 700 ℃의 범위에서 열분해하는 단계;를 포함하여 수행할 수 있다. For example, as a more preferable example in the heat treatment process for thermal decomposition of the composition for solution process containing the organic tin compound represented by the formula A, a pressure of 0.5 torr to 760 torr, preferably a pressure of 1 torr to 20 torr removing the organic solvent by heating in the range of 50 to 120° C.; and thermal decomposition under a pressure of 0.5 torr to 760 torr, preferably 1 torr to 20 torr, at a temperature of 200 to 700°C.
이때, 상기 열처리 단계에 있어, 열처리는 질소 또는 아르곤 가스 등의 불활성 가스 분위기에서 수행될 수 있고, 이를 통해 보다 안정된 상태에서 열분해가 이루어질 수 있다.At this time, in the heat treatment step, the heat treatment may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon gas, and through this, thermal decomposition can be achieved in a more stable state.
또한, 본 발명은 상기 주석 칼코게나이드 박막의 제조방법에 의해 제조된, 주석 칼코게나이드 박막을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 상기 열분해 공정을 통해, 고품질의 균일한 표면을 갖는 주석 칼코게나이드 박막을 형성할 수 있으며, 박막은 2차원 구조의 단일층 또는 다층 형태로 형성될 수 있다. Additionally, the present invention can provide a tin chalcogenide thin film manufactured by the above tin chalcogenide thin film manufacturing method. That is, through the thermal decomposition process according to the present invention, a tin chalcogenide thin film with a high quality and uniform surface can be formed, and the thin film can be formed in the form of a single layer or multilayer with a two-dimensional structure.
또한, 본 발명은 상기 주석 칼코게나이드 박막을 포함하는 광센서 또는 상기 주석 칼코게나이드 박막을 포함하는 전자 소자(Device)를 제공할 수 있다.Additionally, the present invention can provide an optical sensor including the tin chalcogenide thin film or an electronic device (Device) including the tin chalcogenide thin film.
본 발명에 따른 광센서의 경우에, 상기 주석 칼코게나이드 박막의 대면적화가 가능함과 동시에, 고품질의 균일한 표면을 가짐으로써, 일반적인 가시광, 근적외선(Near IR) 등의 광센서 뿐만 아니라 SWIR(Short-Wave IR) 적외선 센서로서 응용이 가능한 장점을 가진다. In the case of the optical sensor according to the present invention, it is possible to increase the area of the tin chalcogenide thin film and at the same time have a high-quality, uniform surface, so that it can be used not only as a general optical sensor such as visible light and near infrared (Near IR), but also as a SWIR (Short IR) sensor. -Wave IR) It has the advantage of being applicable as an infrared sensor.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. However, these examples are for illustrating the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereto.
(실시예)(Example)
제조예 1. Sn3(dmamp)4Se4의 합성Preparation Example 1. Synthesis of Sn 3 (dmamp) 4 Se 4
Sn(dmamp)2 (0.395 g, 1 mmol)을 diethyl ether에 용해시킨다(dmamp : 1-dimethylamino-2-methyl-2-propanolate). Selenium 분말(0.079 g, 1 mmol)을 첨가하고 얼음 수조(ice bath)에서 15 hr동안 교반한다. 감압하에서 용매를 제거한다. 화합물을 diethyl ether와 헥산 용매를 이용하여 재결정하여 연한 노란색(pale yellow) 결정을 얻었다. Sn(dmamp) 2 (0.395 g, 1 mmol) is dissolved in diethyl ether (dmamp: 1-dimethylamino-2-methyl-2-propanolate). Selenium powder (0.079 g, 1 mmol) was added and stirred in an ice bath for 15 hr. The solvent is removed under reduced pressure. The compound was recrystallized using diethyl ether and hexane solvent to obtain pale yellow crystals.
1H NMR (C6D6, 500 MHz): δ1.14 (s, 3H), 1.32 (s, 3H), 2.17&2.20 (s, 1H), 2.31&2.34 (d, 1H), 2.66 (s, 3H), 2.84 (s, 3H). Anal Calcd. for C24H56N4O4Se4Sn3: C, 25.84; H, 5.29; N, 4.90. Found: C, 25.36; H, 4.97; N, 4.93. 1 H NMR (C 6 D 6 , 500 MHz): δ1.14 (s, 3H), 1.32 (s, 3H), 2.17&2.20 (s, 1H), 2.31&2.34 (d, 1H), 2.66 (s, 3H), 2.84 (s, 3H). Anal Calcd. for C 24 H 56 N 4 O 4 Se 4 Sn 3 : C, 25.84; H, 5.29; N, 4.90. Found: C, 25.36; H, 4.97; N, 4.93.
또한, 상기 제조예 1에서 얻어진, Sn3(dmamp)4Se4 화합물의 결정을 얻어 X선 결정구조를 도 1에 도시하였다.In addition, a crystal of the Sn3(dmamp)4Se4 compound obtained in Preparation Example 1 was obtained, and the X-ray crystal structure is shown in FIG. 1.
제조예 2. Sn3(dmamp)4S4의 합성Preparation Example 2. Synthesis of Sn 3 (dmamp) 4 S 4
Sn(dmamp)2 (1.19 g, 3 mmol)을 diethyl ether에 용해시킨다(dmamp : 1-dimethylamino-2-methyl-2-propanolate). Sulfur 분말(0.128 g, 4 mmol)을 첨가하고 상온에서 15 hr동안 교반한다. 감압하에서 용매를 제거한다. 화합물을 diethyl ether와 헥산 용매를 이용하여 재결정하여 연한 노란색(pale yellow) 결정을 얻었다. Sn(dmamp) 2 (1.19 g, 3 mmol) is dissolved in diethyl ether (dmamp: 1-dimethylamino-2-methyl-2-propanolate). Sulfur powder (0.128 g, 4 mmol) was added and stirred at room temperature for 15 hr. The solvent is removed under reduced pressure. The compound was recrystallized using diethyl ether and hexane solvent to obtain pale yellow crystals.
1H NMR (C6D6, 500 MHz): δ1.17 (s, 3H), 1.34 (s, 3H), 2.17&2.19 (s, 1H), 2.38&2.40 (d, 1H), 2.71 (s, 3H), 2.83 (s, 3H). Anal Calcd for C24H56N4O4S4Sn3: C, 30.37; H, 5.95; N, 5.90, S, 13.51. Found: C, 30.81; H, 5.97; N, 5.49, S, 12.63. 1 H NMR (C 6 D 6 , 500 MHz): δ1.17 (s, 3H), 1.34 (s, 3H), 2.17&2.19 (s, 1H), 2.38&2.40 (d, 1H), 2.71 (s, 3H), 2.83 (s, 3H). Anal Calcd for C 24 H 56 N 4 O 4 S 4 Sn 3 : C, 30.37; H, 5.95; N, 5.90, S, 13.51. Found: C, 30.81; H, 5.97; N, 5.49, S, 12.63.
<제조된 유기금속 화합물의 열적 특성 분석><Analysis of thermal properties of prepared organometallic compounds>
상기 제조예 1 및 2에서 합성된 유기 금속 화합물에 대한 박막 형성용 전구체로서의 가능성을 평가하기 위해, 이들의 열적 안정성과 분해 온도를 측정하기 위한 열무게 분석(thermogravimetric analysis, TGA)법을 수행하였다. In order to evaluate the possibility of the organometallic compounds synthesized in Preparation Examples 1 and 2 as precursors for forming thin films, thermogravimetric analysis (TGA) was performed to measure their thermal stability and decomposition temperature.
상기 TGA 방법은 생성물을 10 ℃/분의 속도로 900 ℃까지 가온 시키면서, 1.5 bar/분의 압력으로 질소 가스를 주입하였다. In the TGA method, the product was heated to 900 °C at a rate of 10 °C/min, and nitrogen gas was injected at a pressure of 1.5 bar/min.
제조예 1에서 합성한 주석 전구체 화합물(Sn3(dmamp)4Se4)의 TGA 그래프를 도 2에 도시하였으며, 제조예 2에서 합성한 주석 전구체 화합물( Sn3(dmamp)4S4)의 TGA 그래프를 도 3에 도시하였다. The TGA graph of the tin precursor compound (Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 ) synthesized in Preparation Example 1 is shown in Figure 2, and the TGA of the tin precursor compound (Sn 3 (dmamp) 4 S 4 ) synthesized in Preparation Example 2 The graph is shown in Figure 3.
상기 도 2에서 알 수 있듯이, 제조예 1에 따른 주석 전구체 화합물은 200 ℃부터 286 ℃까지 65.2 %로 질량 감소가 일어났으며, 이후 700 ℃부터 839 ℃ 까지 질량감소가 관찰되었다. 첫 번째 질량 감소 구간에서 주석 전구체 화합물에 배위된 리간드가 먼저 분해되어 Sn3Se4가 생성되는 것으로 추정되며, 온도가 올라감에 따라 두 번째 질량감소 구간에서 열분해가 일어나 Sn이 생성되는 것으로 추정된다. As can be seen in FIG. 2, the mass of the tin precursor compound according to Preparation Example 1 decreased by 65.2% from 200 ℃ to 286 ℃, and then the mass decrease was observed from 700 ℃ to 839 ℃. It is presumed that in the first mass reduction section, the ligand coordinated to the tin precursor compound decomposes first to produce Sn 3 Se 4 , and as the temperature rises, thermal decomposition occurs in the second mass reduction section to generate Sn.
또한, 상기 도 3에서 알 수 있듯이, 제조예 2에 따른 주석 전구체 화합물(Sn3(dmamp)4S4)은 100 ℃부터 303 ℃까지 52.05 %로 질량 감소가 일어났으며, 이후 700 ℃부터 860 ℃ 까지 질량감소가 관찰되었다. 첫 번째 질량 감소 구간에서 주석 전구체 화합물에 배위된 리간드가 먼저 분해되어 Sn3S4가 생성되는 것으로 추정되며, 온도가 올라감에 따라 두 번째 질량감소 구간에서 열분해가 일어나 Sn이 생성되는 것으로 추정된다. In addition, as can be seen in FIG. 3, the mass of the tin precursor compound (Sn 3 (dmamp) 4 S 4 ) according to Preparation Example 2 decreased by 52.05% from 100 ℃ to 303 ℃, and then from 700 ℃ to 860 ℃. Mass loss was observed up to ℃. It is presumed that in the first mass reduction section, the ligand coordinated to the tin precursor compound first decomposes to produce Sn 3 S 4 , and as the temperature rises, thermal decomposition occurs in the second mass reduction section to generate Sn.
실시예 1 내지 6 : 2차원 주석 셀레나이드 박막의 제조Examples 1 to 6: Preparation of two-dimensional tin selenide thin films
실시예 1. Sn3(dmamp)4Se4 화합물 5 wt% 용액을 이용한 박막 형성Example 1. Thin film formation using 5 wt% solution of Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 compound
상기 제조예 1로부터 제조된 Sn3(dmamp)4Se4를 DMF에 용해하여 상온에서 60 분간 교반(stirring)하여 5 wt%의 농도로 용액을 제작하였다. 얻어진 조성물 용액을, UV 광으로 60초 동안 표면 처리를 하여 친수성 처리된 SiO2 (300 nm)/Si(001) 기판 위에 800 rpm의 속도로 10초간 스핀코팅하고, 1600 rpm으로 30초 동안 스핀코팅하여 Sn3(dmamp)4Se4 박막이 형성된 기판을 제조한다.Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 prepared in Preparation Example 1 was dissolved in DMF and stirred at room temperature for 60 minutes to prepare a solution with a concentration of 5 wt%. The obtained composition solution was spin-coated at a speed of 800 rpm for 10 seconds on a hydrophilic-treated SiO 2 (300 nm)/Si(001) substrate by surface treatment with UV light for 60 seconds, and spin-coated at 1600 rpm for 30 seconds. Thus, a substrate on which a Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 thin film is formed is manufactured.
상기 코팅된 기판을 가열 반응기(hot plate)에 위치시킨 후, 100 ℃의 온도에서 2 분간 가열하여 용매를 제거한 후, 용매가 제거된 Sn3(dmamp)4Se4 박막이 형성된 기판을 열반응기 (furnace) 내부에 위치시켜 1.5 Torr의 압력과 300 ℃의 온도에서 Ar 1000 sccm을 주입하여 10 분간 열처리하여 2차원 주석 셀레나이드를 합성하였다.After placing the coated substrate in a hot plate and heating it at a temperature of 100° C. for 2 minutes to remove the solvent, the substrate on which the solvent-removed Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 thin film was formed was placed in a thermal reactor ( It was placed inside a furnace, injected with 1000 sccm of Ar at a pressure of 1.5 Torr and a temperature of 300°C, and heat treated for 10 minutes to synthesize two-dimensional tin selenide.
상기 실시예 1에 의한 열분해 반응에 따른 형성된 박막의 화학조성을 X선 광전자 분광법(XPS)을 통해 확인였으며, 300 ℃의 온도에서 열분해를 수행한 샘플의 경우 Sn 3d와 Se 3d core level spectrum을 통해 SnSe에 대한 bonding state (Sn2+)관련 doublet peak을 관측할 수 있었다.The chemical composition of the thin film formed according to the thermal decomposition reaction in Example 1 was confirmed through A doublet peak related to the bonding state (Sn2+) could be observed.
또한, 본 발명의 상기 실시예 1에 따른 스핀코팅된 박막의 사진을 도 4(a)에 도시하였으며, 또한, 열분해 공정을 통해 제조된 2차원의 주석 셀레나이드 박막의 광학현미경 사진을 도 4(b)에 도시하였으며, 상기 도 2(b)에서 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1에 의한 2차원의 주석 셀레나이드(SnSe)가 SiO2/Si 기판에 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있다. In addition, a photograph of the spin-coated thin film according to Example 1 of the present invention is shown in FIG. 4(a), and an optical microscope photograph of a two-dimensional tin selenide thin film manufactured through a thermal decomposition process is shown in FIG. 4(a). As shown in b), it can be confirmed that the two-dimensional tin selenide (SnSe) according to Example 1 was uniformly formed on the SiO2/Si substrate, as shown in FIG. 2(b).
실시예 2. Sn3(dmamp)4Se4 화합물 3 wt% 용액을 이용한 박막 형성Example 2. Thin film formation using 3 wt% solution of Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 compound
한편, SnSe 박막 두께 변화를 위해 Sn3(dmamp)4Se4 용액의 농도를 3 wt%로 변화시킨 것 이외에는 실시예 1에서와 동일하게 박막을 형성하여 실험하였고, 이 경우에도 균일한 박막이 형성되었음을 광학현미경과 실제 사진을 통해 확인할 수 있었다. Meanwhile, in order to change the thickness of the SnSe thin film, a thin film was formed and tested in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 solution was changed to 3 wt%. In this case, a uniform thin film was also formed. This was confirmed through an optical microscope and actual photos.
실시예 3 내지 5. 기판 종류에 따른 Sn3(dmamp)4Se4 화합물 5 wt% 용액을 이용한 박막 형성Examples 3 to 5. Thin film formation using 5 wt% solution of Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 compound according to substrate type
아래의 표 1에 따른 기판의 종류를 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실험하여 2차원 주석 셀레나이드 박막을 제조하였고, 상기 실시예 1, 실시예 3 내지 5에 따른 박막이 형성된 기판을 도 5에 도시하였다.A two-dimensional tin selenide thin film was manufactured in the same experiment as in Example 1 except that the type of substrate according to Table 1 below was changed, and the thin films according to Example 1 and Examples 3 to 5 were formed. The substrate is shown in Figure 5.
실시예 1Example 1 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5
기판 Board 2 inch
SiO2/Si wafer
2 inches
SiO2/Si wafer
2 inch
Quartz
2 inches
Quartz
QuartzQuartz polyimidepolyimide
상기 도 5에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 용액공정용 조성물에 의한 2차원의 주석 셀레나이드는 300 ℃ 의 비교적 낮은 온도에서 2인치 크기의 대면적 기판 또는 대면적 유연기판에 균일하게 2차원의 주석 셀레나이드는 형성이 가능한 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 5, the two-dimensional tin selenide prepared by the composition for solution processing according to the present invention is uniformly deposited on a 2-inch large-area substrate or large-area flexible substrate at a relatively low temperature of 300°C. It can be confirmed that tin selenide can be formed.
실시예 6. Sn3(dmamp)4Se4 화합물 1% 용액을 이용한 박막 형성Example 6. Thin film formation using 1% solution of Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 compound
상기 제조예 1로부터 제조된 Sn3(dmamp)4Se4 화합물을 DMF에 용해하여 40 에서 14시간 교반 하여 1 wt%의 전구체 용액을 제작하였다. 얻어진 전구체 용액을 친수성 처리된 SiO2 (300 nm)/Si(001) 기판 위에 2000 rpm의 속도로 30초간 스핀코팅하고 100 oC에서 1분간 열처리하여 Sn3(dmamp)4Se4 스핀코팅층을 형성하였고, 상기 스핀코팅층이 형성된 기판을 반응기에 위치시킨 후 Ar(1000 sccm)을 주입하여 300, 400, 600 oC의 온도에서 30분간 열처리하여 최종 박막을 합성하였고, 상기 열분해 반응(박막합성) 온도 변화에 따른 박막 형성의 화학조성을 X선 광전자 분광법(XPS)을 통해 확인하여 이를 도 6에 나타내었다.The Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 compound prepared in Preparation Example 1 was dissolved in DMF and stirred at 40 ° C. for 14 hours to prepare a 1 wt% precursor solution. The obtained precursor solution was spin coated on a hydrophilic treated SiO 2 (300 nm)/Si(001) substrate at a speed of 2000 rpm for 30 seconds and heat treated at 100 o C for 1 minute to form a Sn 3 (dmamp) 4 Se 4 spin coating layer. After placing the substrate on which the spin coating layer was formed in the reactor, Ar (1000 sccm) was injected and heat treated for 30 minutes at temperatures of 300, 400, and 600 o C to synthesize the final thin film, and the thermal decomposition reaction (thin film synthesis) temperature The chemical composition of the thin film formation according to the change was confirmed through X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and is shown in Figure 6.
상기 도 6에서 나타난 바와 같이, 열분해 온도가 400 oC, 600 oC인 경우 Sn 3d core level spectrum을 통해 Sn 관련 peak이 산화된 Sn4+ 임을 확인할 수 있으며, Se 3d 관련 피크가 존재하지 않는 것을 확인할 수 있었고, 300 oC의 온도에서 열분해를 수행한 결과, Sn 3d core level spectrum에서 SnSe 관련 bonding states (Sn2+)과 SnSe2 관련 bonding state (Sn4+) peak이 공존하는 양상을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 6, when the thermal decomposition temperature is 400 o C and 600 o C, it can be confirmed that the Sn related peak is oxidized Sn 4+ through the Sn 3 d core level spectrum, and there is no Se 3 d related peak. As a result of performing thermal decomposition at a temperature of 300 o C, SnSe-related bonding states (Sn 2+ ) and SnSe 2- related bonding state (Sn 4+ ) peaks coexist in the Sn 3 d core level spectrum. can confirm.
또한, Se 3d core level spectrum 결과 역시 SnSe, SnSe2 관련 doublet peak이 중첩되어 있는 양상을 확인할 수 있으며, Survey spectrum 확인 결과 SiO2/Si 기판 관련 peak가 나타나는 것으로 미루어 두께가 10 nm 미만으로 매우 얇은 박막이 형성되었음을 확인할 수 있다.In addition, the Se 3d core level spectrum results show that doublet peaks related to SnSe and SnSe 2 overlap, and the survey spectrum results show peaks related to the SiO 2 /Si substrate, indicating that it is a very thin thin film with a thickness of less than 10 nm. It can be confirmed that this was formed.
<박막 특성 평가 실험><Thin film property evaluation experiment>
1. 라만 분광법1. Raman spectroscopy
상기 실시예 1에서 제조된 2차원 주석 셀레나이드 박막의 라만 분광법에 따른 라만 스펙트럼을 도 7에 도시하였다. 상기 도 4에서 나타난 바와 같이, 상기 라만 분광분석 결과로서 SnSe 구조에 해당되는 진동모드가 관측된 것을 확인할 수 있었다. 보다 상세하게는, 주석 셀레나이드 박막의 전형적인 포논 모드인 Ag2, B2 3g, Ag3, Ag4가 관측되는 것을 통해 주석 셀레나이드 층상소재가 성공적으로 합성된 것을 확인할 수 있다. The Raman spectrum of the two-dimensional tin selenide thin film prepared in Example 1 according to Raman spectroscopy is shown in FIG. 7. As shown in FIG. 4, it was confirmed that a vibration mode corresponding to the SnSe structure was observed as a result of the Raman spectroscopy analysis. More specifically, It can be confirmed that the tin selenide layered material was successfully synthesized through the observation of Ag 2 , B 2 3g , Ag 3 , and Ag 4 , which are typical phonon modes of tin selenide thin films.
2. 투과전자 현미경/에너지 분산형 X선 맵핑(EDS)2. Transmission electron microscopy/energy dispersive X-ray mapping (EDS)
상기 실시예 1에서 제조된 2차원 주석 셀레나이드 박막에 대한 투과전자현미경 사진과 에너지 분산형 X선 원소별 맵핑 결과를 도 8에 도시하였다. 상기 도 8에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 합성된 2차원 주석 셀레나이드 박막의 투과전자현미경 사진(도 8a, b)를 보면, 제조된 주석 셀레나이드 박막층의 두께는 ~10 nm이고, 층수는 ~15임을 확인할 수 있으며, 에너지 분산형 X선 원소별 맵핑 결과(도 8c ~ f)를 보면, 각 원소별 맵핑을 통해 2차원 주석 셀레나이드 박막이 매우 균일한 두께로 기판에 형성되었으며 Sn과 Se의 비율이 약 1:1 (21.6 at% : 21.0 at%)임을 확인할 수 있어, SnSe 박막이 형성되었음을 나타내고 있다.Transmission electron micrographs and energy-dispersive X-ray element-specific mapping results for the two-dimensional tin selenide thin film prepared in Example 1 are shown in FIG. 8. As shown in FIG. 8, looking at the transmission electron micrograph (FIG. 8a, b) of the two-dimensional tin selenide thin film synthesized according to the present invention, the thickness of the produced tin selenide thin film layer is ~10 nm, and the number of layers is It can be confirmed that it is ~15, and looking at the mapping results for each energy-dispersive It can be confirmed that the ratio is about 1:1 (21.6 at%: 21.0 at%), indicating that a SnSe thin film has been formed.
3. 라만 분광 및 X선 광전자 분광법3. Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy
상기 실시예 1에서 제조된 2차원 주석 셀레나이드 박막에 대한 라만 분광법(200 x 200 μm2) 및 X선 광전자 분광법(XPS, 3 x 6 mm2)에 따른 결과를 도 9에 도시하였다. 상기 도 9에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 합성된 2차원 주석 셀레나이드 박막의 라만 분광법(도 9a) 및 X선 광전자 분광법(도 9b)에 의한 공간 맵핑 결과를 통해 기판의 전면적에 균일한 주석 셀레나이드가 합성되었음을 확인할 수 있다.The results of Raman spectroscopy (200 x 200 μm 2 ) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, 3 x 6 mm 2 ) for the two-dimensional tin selenide thin film prepared in Example 1 are shown in FIG. 9. As shown in FIG. 9, the spatial mapping results of the two-dimensional tin selenide thin film synthesized according to the present invention by Raman spectroscopy (FIG. 9a) and It can be confirmed that selenide was synthesized.
<광센서의 제조 및 특성 평가><Manufacture and characteristic evaluation of optical sensor>
1. 광센서의 제조1. Manufacturing of optical sensor
상기 실시예 1에 따라 SiO2/Si 기판상에 합성된 주석 셀레나이드 박막에 3 nm 두께의 Cr과 70 nm 두께의 Au를 열증발법 (thermal evaporation) 및 shadow mask를 이용하여 선택적 영역에 순차적으로 증착하여 2단자(two-terminal) 구조의 광센서를 제작하여 이의 구성과 광특성을 측정하여 도 10에 나타내었다. Cr with a thickness of 3 nm and Au with a thickness of 70 nm were sequentially deposited on the tin selenide thin film synthesized on the SiO2/Si substrate according to Example 1 in selective areas using thermal evaporation and a shadow mask. So two-terminal An optical sensor was manufactured and its composition and optical characteristics were measured and shown in Figure 10.
여기서, 상기 도 10a는 Cr/Au 및 주석 셀레나이드 박막의 구조 및 전압/전류 특성 결과를 도시하였으며, 도 10b는 가시광선(532 nm)에서의 광전류를 나타내고 있고, 도 10c는 가시광선(532 nm)에서의 광응답시간을 나타내고 있으며, 도 10d는 근적외선(1064 nm)에서의 광전류를 나타내고 있고, 도 10e는 근적외선(1064 nm)에서의 광응답시간을 나타내고 있다. 이때. 상기 광전류 특성 측정은 optical chopper와 광전류 측정장치 (KEITHLEY, 6514 system electrometer)를 이용하여 가시광선 및 근적외선 레이저의 On-Off를 제어하여 광소자의 전류변화를 측정하였다. Here, Figure 10a shows the structure and voltage/current characteristic results of Cr/Au and tin selenide thin films, Figure 10b shows photocurrent in visible light (532 nm), and Figure 10c shows photocurrent in visible light (532 nm). ), Figure 10d shows the photocurrent in near-infrared rays (1064 nm), and Figure 10e shows the light response time in near-infrared rays (1064 nm). At this time. The photocurrent characteristics were measured using an optical chopper and a photocurrent measurement device (KEITHLEY, 6514 system electrometer) to control the On-Off of the visible light and near-infrared laser to measure the current change in the optical device.
2. 광센서의 광특성 측정결과 분석2. Analysis of optical characteristic measurement results of optical sensor
상기 도 10에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 주석 셀레나이드 박막으로부터 제조된 광센서는 가시광(532 nm)과 근적외선(1064 nm) 광원에서 각각 142 μA, 48 μA의 광전류를 지니며, 응답시간은 가시광과 근적외선에서 각각 62 μs, 374 μs로 나타났다.As shown in FIG. 10, the optical sensor manufactured from the tin selenide thin film according to the present invention has a photocurrent of 142 μA and 48 μA from a visible light (532 nm) and near-infrared (1064 nm) light source, respectively, and the response time is It was found to be 62 μs and 374 μs in visible light and near-infrared light, respectively.
또한, 광응답성 (photoresponsivity)의 경우 56.8 A/W@20 mW/cm2, 532 nm로 확인되었으며 최대 광응답성은 366 A/W@0.2 mW/cm2, 532 nm로서, 얻어진 결과를 통해 기존 2차원 반도체 소재 기반 광센서에 비해 우수한 특성을 나타내고 있음을 확인하였다.In addition, the photoresponsivity was confirmed to be 56.8 A/W@20 mW/cm2, 532 nm, and the maximum photoresponsivity was 366 A/W@0.2 mW/cm2, 532 nm. The obtained results show that the existing two-dimensional It was confirmed that it exhibits superior characteristics compared to optical sensors based on semiconductor materials.
또한, 본 발명에서의 2차원 주석 셀레나이드 박막을 이용하여 제조된 광센서의 가시광 (532 nm)에서의 온도에 따른 광전류를 측정하여 도 11에 이에 대한 결과를 나타내었다. 상기 도 11에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 광센서는 상온(before heating) 및 100 내지 160 ℃ 온도 범위 모든 영역에서 매우 안정한 광전류 특성이 유지되는 것을 확인할 수 있다. In addition, the photocurrent according to temperature in visible light (532 nm) of the optical sensor manufactured using the two-dimensional tin selenide thin film in the present invention was measured, and the results are shown in FIG. 11. As shown in FIG. 11, it can be confirmed that the optical sensor manufactured according to the present invention maintains very stable photocurrent characteristics at room temperature (before heating) and in all temperature ranges from 100 to 160°C.
또한, 본 발명에서의 2차원 주석 셀레나이드 박막을 이용하여 제조된 광센서의 가시광선(532 nm) 및 근적외선(1064 nm)에서의 1개월 동안의 시간에 따른 광전류를 측정하여 도 12에 이에 대한 결과를 나타내었으며, 상기 도 12에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 광센서는 가시광선(532nm), 근적외선(1064nm) 모두에서 1개월이 지나더라도 광전류 특성이 저하되지 않고 유지되는 것을 확인할 수 있다. In addition, the photocurrent over time for one month was measured in visible light (532 nm) and near-infrared light (1064 nm) of the optical sensor manufactured using the two-dimensional tin selenide thin film in the present invention, and the results are shown in Figure 12. The results are shown, and as shown in FIG. 12, it can be confirmed that the optical sensor manufactured according to the present invention maintains the photocurrent characteristics without deterioration even after one month in both visible light (532 nm) and near infrared light (1064 nm). there is.
또한, 본 발명에서의 2차원 주석 셀레나이드 박막을 이용하여 제조된 광센서를 가시광, 근적외선(Near IR) 등의 광센서 뿐만 아니라 SWIR(Short-Wave IR) 적외선 센서까지 응용 가능성 조사를 위해, SWIR 1550 nm 파장의 광원에 대한 (121.24 mW/cm2, 20 V) 광전기적 특성을 측정하여 도 13에 나타내었으며, 상기 도 13에서 나타난 바와 같이, SWIR 검출을 위한 광센서로의 응용 가능성을 확인할 수 있다.In addition, to investigate the applicability of the optical sensor manufactured using the two-dimensional tin selenide thin film in the present invention not only to optical sensors such as visible light and near infrared (Near IR) but also to SWIR (Short-Wave IR) infrared sensors, SWIR The photoelectric characteristics of a light source with a wavelength of 1550 nm (121.24 mW/cm2, 20 V) were measured and shown in Figure 13. As shown in Figure 13, the possibility of application as an optical sensor for SWIR detection can be confirmed. .
아울러, 본 발명에서의 2차원 주석 셀레나이드 박막을 이용하여 제조된 광센서를 가시광, 근적외선(Near IR) 및 SWIR(Short-Wave IR) 적외선 영역의 파장에 대한 광센서의 성능지표를 아래 표 2에 나타내었다. In addition, the performance indicators of the optical sensor manufactured using the two-dimensional tin selenide thin film in the present invention for wavelengths in the visible light, near-infrared (Near IR), and short-wave IR (SWIR) infrared regions are shown in Table 2 below. shown in
Wavelength
(nm)
Wavelength
(nm)
Photoresponsivity
(A/W)
Photoresponsivity
(A/W)
EQE
(%)
EQE
(%)
Detectivity
(Jones)
Detectivity
(Jones)
Responsetime
(s)
Response time
(s)
532532 5.895.89 13701370 1.8 x 1011 1.8 x 10 11 6.2 x 10-5 6.2 x 10 -5
10641064 1.21.2 140140 3.7 x 1010 3.7 x 10 10 3.7 x 10-4 3.7 x 10 -4
15501550 0.140.14 11.211.2 4.3 x 109 4.3 x 10 9 2.3 x 10-1 2.3 x 10 -1
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements can be made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims. It falls within the scope of invention rights.
본 발명에 따른 용액공정용 조성물을 이용하여 제조된 주석 칼코겐화물 박막은 기존 상용 소재와 대비하여 우수한 반도체 소자 또는 광센서 성능을 나타내어 산업상 이용가능성이 있다.The tin chalcogenide thin film manufactured using the composition for solution processing according to the present invention has excellent semiconductor device or optical sensor performance compared to existing commercial materials and has industrial applicability.

Claims (22)

  1. 하기 [화학식 A] 로 표시되는 유기 금속 화합물.An organometallic compound represented by the following [Chemical Formula A].
    [화학식 A] [Formula A]
    Figure PCTKR2023001505-appb-img-000014
    Figure PCTKR2023001505-appb-img-000014
    상기 화학식 A에서,In Formula A,
    상기 X1 내지 X4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 황(S) 원자, 셀레늄(Se) 원자 및 텔루륨(Te) 원자 중에서 선택되는 하나이고, Wherein X 1 to
    상기 R1 내지 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형의 할로겐화된 알킬기 중에서 선택되는 어느 하나이고,R 1 to R 16 are each the same or different and independently of each other hydrogen, deuterium, C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl group; and a C 1 -C 10 linear, branched or cyclic halogenated alkyl group,
    상기 n1 내지 n4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 1 내지 3 중에서 선택되는 어느 하나의 정수이다.The n1 to n4 are the same or different and are independently any integer selected from 1 to 3.
  2. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 R1, R2, R5, R6, R9, R10, R13 R14는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, C1-C2의 선형 알킬기; C1-C2의 선형 할로겐화된 알킬기; C3-C6의 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C3-C6의 분지형 또는 고리형 할로겐화된 알킬기; 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 금속 화합물.The R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , R 9 , R 10 , R 13 and R 14 are the same or different and independently of each other, a linear alkyl group of C 1 -C 2 ; C 1 -C 2 linear halogenated alkyl group; C 3 -C 6 branched or cyclic alkyl group; and C 3 -C 6 branched or cyclic halogenated alkyl group; An organometallic compound characterized in that it is any one selected from among.
  3. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 R1, R2, R5, R6, R9, R10, R13 R14는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, CH3, CF3, C2H5, CH(CH3)2 및 C(CH3)3 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 금속 화합물.The R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , R 9 , R 10 , R 13 and R 14 is the same or different and is independently selected from CH 3 , CF 3 , C 2 H 5 , CH(CH 3 ) 2 and C(CH 3 ) 3 .
  4. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 R3, R4, R7, R8, R11, R12, R15 및 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, C1-C2의 선형 알킬기; C1-C2의 선형 할로겐화된 알킬기; C3-C6의 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C3-C6의 분지형 또는 고리형 할로겐화된 알킬기; 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 금속 화합물.The R 3 , R 4 , R 7 , R 8 , R 11 , R 12 , R 15 and R 16 are each the same or different and independently of each other a linear alkyl group of C 1 -C 2 ; C 1 -C 2 linear halogenated alkyl group; C 3 -C 6 branched or cyclic alkyl group; and C 3 -C 6 branched or cyclic halogenated alkyl group; An organometallic compound characterized in that it is any one selected from among.
  5. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 R3, R4, R7, R8, R11, R12, R15 및 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, CH3, CF3, C2H5, CH(CH3)2 및 C(CH3)3 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 금속 화합물.The R 3 , R 4 , R 7 , R 8 , R 11 , R 12 , R 15 and R 16 are each the same or different and independently selected from CH 3 , CF 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 and C (CH 3 ) 3 Organometallic compounds made of.
  6. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 n1 내지 n4는 각각 1 또는 2인 것을 특징으로 하는 유기 금속 화합물.An organometallic compound wherein n1 to n4 are each 1 or 2.
  7. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 X1 내지 X4는 서로 동일하고,X 1 to X 4 are the same as each other,
    상기 치환기 R1 내지 R4를 포함하는 리간드; 상기 치환기 R5 내지 R8을 포함하는 리간드; 상기 치환기 R9 내지 R12를 포함하는 리간드; 및 상기 치환기 R13 내지 R16을 포함하는 리간드;는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 유기 금속 화합물.A ligand containing the above substituents R 1 to R 4 ; A ligand containing the above substituents R 5 to R 8 ; A ligand containing the above substituents R 9 to R 12 ; and a ligand containing substituents R 13 to R 16 are the same as each other.
  8. 제1항 내지 제7항 중에서 선택되는 어느 하나의 유기 금속 화합물을 금속 전구체로 이용하여 주석 박막 또는 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막을 제조하는 방법.A method of producing a tin thin film, a tin oxide thin film, or a tin chalcogenide thin film using any one organometallic compound selected from claims 1 to 7 as a metal precursor.
  9. 제8항에 있어서,According to clause 8,
    상기 박막을 성장시키는 공정은 화학기상증착법(CVD) 또는 원자층증착법(ALD) 또는 용액 공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 주석 박막 또는 주석 산화물 박막 또는 주석 칼코겐화물 박막을 제조하는 방법. A method of producing a tin thin film, a tin oxide thin film, or a tin chalcogenide thin film, wherein the process of growing the thin film is performed by chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD) or a solution process.
  10. 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te) 중에서 선택되는 1 종이상의 칼코겐 전구체;와, One or more chalcogen precursors selected from sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te);
    하기 화합물 B로 표시되는 유기 주석 화합물 및 하기 화합물 B‘로 표시되는 유기 주석 화합물;을 각각 반응물로 사용하여 하기 화학식 A 로 표시되는 유기 금속 화합물을 제조하는 것을 특징으로 하는, 청구항 1에서의 화학식 A로 표시되는 유기 금속 화합물을 제조하는 방법.Formula A in claim 1, wherein an organometallic compound represented by the following formula A is prepared by using an organic tin compound represented by the following compound B and an organic tin compound represented by the following compound B', respectively, as reactants. A method for producing an organometallic compound represented by .
    [화합물 B] [화합물 B‘] [Compound B] [Compound B‘]
    Figure PCTKR2023001505-appb-img-000015
    Figure PCTKR2023001505-appb-img-000015
    [화학식 A] [Formula A]
    Figure PCTKR2023001505-appb-img-000016
    Figure PCTKR2023001505-appb-img-000016
    상기 화합물 B, 화합물 B’ 및 화학식 A에서의 X1 내지 X4, R1 내지 R16, n1 내지 n4은 각각 상기 제1항에서 정의한 바와 동일하다. In Compound B , Compound B' , and Formula A, X 1 to
  11. 하기 [화학식 A] 로 표시되는 유기 주석 화합물을 포함하는, 주석 칼코게나이드 박막형성을 위한 용액공정용 조성물. A composition for solution processing for forming a tin chalcogenide thin film, comprising an organic tin compound represented by the following [Chemical Formula A].
    [화학식 A][Formula A]
    Figure PCTKR2023001505-appb-img-000017
    Figure PCTKR2023001505-appb-img-000017
    (상기 화학식 A에서,(In Formula A above,
    상기 X1 내지 X4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 황(S) 원자, 셀레늄(Se) 원자 및 텔루륨(Te) 원자 중에서 선택되는 하나이고, Wherein X 1 to
    상기 R1 내지 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형 알킬기; 및 C1-C10의 선형, 분지형 또는 고리형의 할로겐화된 알킬기 중에서 선택되는 어느 하나이고,R 1 to R 16 are each the same or different and independently of each other hydrogen, deuterium, C 1 -C 10 linear, branched or cyclic alkyl group; and a C 1 -C 10 linear, branched or cyclic halogenated alkyl group,
    상기 n1 내지 n4는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, 1 내지 3 중에서 선택되는 어느 하나의 정수이다.)The n1 to n4 are each the same or different and independently from each other, any integer selected from 1 to 3.)
  12. 제11항에 있어서,According to clause 11,
    상기 R1, R2, R5, R6, R9, R10, R13 R14는 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, CH3, CF3, C2H5, CH(CH3)2 및 C(CH3)3 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 용액 공정용 조성물.The R 1 , R 2 , R 5 , R 6 , R 9 , R 10 , R 13 and R 14 is the same or different and is independently selected from CH 3 , CF 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 and C (CH 3 ) 3. A composition for solution processing, wherein .
  13. 제11항에 있어서,According to clause 11,
    상기 R3, R4, R7, R8, R11, R12, R15 및 R16은 각각 동일하거나 상이하고 서로 독립적으로, CH3, CF3, C2H5, CH(CH3)2 및 C(CH3)3 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 용액 공정용 조성물.The R 3 , R 4 , R 7 , R 8 , R 11 , R 12 , R 15 and R 16 are each the same or different and independently selected from CH 3 , CF 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 and C (CH 3 ) 3 A composition for a solution process.
  14. 제11항에 있어서,According to clause 11,
    상기 X1 내지 X4는 서로 동일하고,X 1 to X 4 are the same as each other,
    상기 치환기 R1 내지 R4를 포함하는 리간드; 상기 치환기 R5 내지 R8을 포함하는 리간드; 상기 치환기 R9 내지 R12를 포함하는 리간드; 및 상기 치환기 R13 내지 R16을 포함하는 리간드;는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 용액 공정용 조성물.A ligand containing the above substituents R 1 to R 4 ; A ligand containing the above substituents R 5 to R 8 ; A ligand containing the above substituents R 9 to R 12 ; and a ligand containing substituents R 13 to R 16 are the same as each other.
  15. 제11항에 있어서,According to clause 11,
    상기 용액 공정용 조성물은 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공정용 조성물.The composition for a solution process is characterized in that it contains an organic solvent.
  16. 제15항에 있어서,According to clause 15,
    전체 조성물을 기준으로, 상기 [화학식 A] 로 표시되는 유기 주석 화합물을 0.05 내지 90 wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공정용 조성물.A composition for a solution process, characterized in that it contains 0.05 to 90 wt% of an organic tin compound represented by [Chemical Formula A], based on the entire composition.
  17. 제11항 내지 제16항 중에서 선택되는 어느 하나의 용액 공정용 조성물을 기판에 코팅하는 단계; 및 Coating a composition for a solution process selected from claims 11 to 16 on a substrate; and
    (b) 상기 용액 공정용 조성물이 코팅된 기판을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주석 칼코게나이드 박막의 제조방법.(b) heat treating the substrate coated with the composition for solution processing.
  18. 제17항에 있어서,According to clause 17,
    상기 (b) 단계에서, 상기 열처리 하는 단계는 200 내지 700 ℃의 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 주석 칼코게나이드 박막의 제조방법.In step (b), the heat treatment step is a method of producing a tin chalcogenide thin film, characterized in that it is performed in the range of 200 to 700 ° C.
  19. 제17항에 있어서,According to clause 17,
    상기 (a) 단계 이전에, 상기 기판은 기판의 표면을 친수성 처리한 것을 특징으로 하는 주석 칼코게나이드 박막의 제조방법.Before step (a), the method of producing a tin chalcogenide thin film, characterized in that the surface of the substrate is hydrophilic treated.
  20. 제17항에 따른 주석 칼코게나이드 박막의 제조방법에 의해 제조된, 주석 칼코게나이드 박막.A tin chalcogenide thin film manufactured by the method for producing a tin chalcogenide thin film according to claim 17.
  21. 제20항에 따른 주석 칼코게나이드 박막을 포함하는 광센서. An optical sensor comprising the tin chalcogenide thin film according to claim 20.
  22. 제20항에 따른 주석 칼코게나이드 박막을 포함하는 전자 소자(Device).An electronic device comprising the tin chalcogenide thin film according to claim 20.
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