[发明专利]制备含金属氧化物层的方法

说明书

本发明涉及一种制备含金属氧化物层的方法、可以利用该方法制备的层及其应用。

氧化铟(三氧化二铟，In₂O₃)是一种很有前景的半导体，因为其有介于3.6～3.75eV之间大带隙(蒸镀层的测定值)[H.S.Kim，P.D.Byrne，A.Facchetti，T.J.Marks；J.Am.Chem.Soc.2008，130，12580-12581]。除此之外，厚度为几百纳米的薄膜在可见光谱范围内可具有高透明度，在550nm波长下透明度大于90％。在极其高度有序的氧化铟单晶中还能测量到高达160cm²/Vs的载流子迁移率。

通常主要将氧化铟与二氧化锡(SnO₂)一起作为半导体混合氧化物ITO使用。由于ITO层的电导率比较高，同时在可见光谱范围内具有透明性，因此其主要应用于液晶屏(LCD；液晶显示器)领域，尤其用作“透明电极”。在工业领域主要采用成本昂贵的蒸镀方法，在高真空条件下制备这些通常经过掺杂的金属氧化物层。

除了含金属氧化物的层之外，含氧化铟的层及其制备、尤其是ITO层和纯净的氧化铟层对于半导体和显示屏行业而言特别重要。

有许多化合物种类可作为合成含金属氧化物层的起始原料或前体。例如可使用铟盐来合成氧化铟。Marks等人描述了使用InCl₃构成的前体溶液以及溶解于甲氧基乙醇中的碱单乙醇胺(MEA)制备的部件。在旋涂该溶液之后，在400℃温度下进行热处理，即可产生相应的氧化铟层。[H.S.Kim，P.D.Byrne，A.Facchetti，T.J.Marks；J.Am.Chem.Soc.2008，130，12580-12581 and supplemental informations]。

此外也可以使用烷氧基金属化合物作为合成金属氧化物的起始原料或前体，所述烷氧基金属化合物指的是由至少一个金属原子、至少一个通式为-OR(R＝有机残基)的烷氧基残基以及任选地一个或多个有机残基-R、一个或多个卤素残基和/或一个或多个-OH或-OROH残基构成的化合物。

按照现有技术所述，可以独立使用不同的烷氧基金属化合物和氧代烷氧基金属化合物来形成金属氧化物。与所提及的烷氧基金属化合物相比，氧代烷氧基金属化合物还具有至少另一个直接与一个铟原子结合或者桥连至少两个铟原子的氧残基(氧代残基)。

Mehrotra等人描述了用三氯化铟(InCl₃)与Na-OR制备三烷氧基铟In(OR)₃，式中R表示甲基、乙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基和苯基残基。[S.Chatterjee，S.R.Bindal，R.C.Mehrotra；J.Indian Chem.Soc.1976，53，867]。

Carmalt等人的回顾性论文(Coordination Chemistry Reviews 250(2006)，682-709)描述了不同的烷氧基镓(III)和芳氧基镓(III)以及烷氧基铟(III)和芳氧基铟(III)，这些氧化物部分也可以通过烷氧基基团桥连的形式存在。此外还介绍了一种以氧代基为中心的簇，通式为In₅(μ-O)(OⁱPr)₁₃，更精确的通式为[In₅(μ₅-O)(μ₃-OⁱPr)₄(μ₂-OⁱPr)₄(OⁱPr)₅]，其为一种无法从[In(OⁱPr)₃]制备的氧代烷氧基化合物。