金屬氧化物薄膜的低溫制造技術(shù)及衍生自納米材料的金屬復(fù)合物薄膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明所揭露的是用于經(jīng)由液相方法于低溫(<400℃)制造金屬氧化物薄膜以及衍生自納米材料的金屬復(fù)合物薄膜的新方法。本發(fā)明薄膜可使用為薄膜半導(dǎo)體、薄膜介電質(zhì)或薄膜導(dǎo)體，且可實(shí)施于半導(dǎo)體裝置，如：薄膜晶體管以及薄膜光電伏打裝置。
【專利說明】金屬氧化物薄膜的低溫制造技術(shù)及衍生自納米材料的金屬復(fù)合物薄膜
【背景技術(shù)】
[0001]近來的研究致力于巨電子器件改革性應(yīng)用，例如:透明、柔性的平面顯示器、太陽能電池以及大面積傳感器數(shù)組。用于達(dá)成這些功能的新興材料包括有機(jī)半導(dǎo)體、以碳為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體以及各種無機(jī)納米材料。然而，金屬氧化物電子器件相較于現(xiàn)今占主導(dǎo)的氫化無定形娃(a-S1:H)技術(shù)(電荷遷移率?lcm2/Vs)或許最能以實(shí)現(xiàn)大面積相容性和令人印象深刻的裝置性能(電荷遷移率高至?lOOcmVVs)而具有最偉大的前景。這些有前途的特質(zhì)已激發(fā)對于制造在柔性塑料基材上的并與低成本、高處理能力的溶液加工相容的氧化物電子器件幫助的努力。
[0002]盡管是有前途的，但金屬氧化物電子器件的溶液加工通常需要高退火溫度(例如400°C )。舉例來說，在傳統(tǒng)的溶膠-凝膠方法中，金屬前體(例如:金屬鹽)和堿(通常為布魯思特堿，作為催化劑)以及有機(jī)穩(wěn)定劑(例如:配位化合物)組合使用以合成溶膠溶液，然后將該溶液旋轉(zhuǎn)涂膜至所述基材上。所述金屬前體(通常為金屬烷氧化物或金屬氯化物)進(jìn)行水解以及聚縮合反應(yīng)而形成膠體。形成所述金屬氧化物包括將金屬中心連接氧橋(M-O-M),因此在溶液中產(chǎn)生金屬-橋氧基(metal-oxo),而且,對于部分連接產(chǎn)生的金屬-氫氧基(Μ-0Η...Η0-Μ)聚合物。為了使所述金屬氧化物致密化，也就是，通過除去H2O使(Μ-0Η...Η0-Μ)轉(zhuǎn)化為(M-O-M)晶格且為了使所述金屬氧化物膜的有機(jī)部分完全蒸發(fā)掉，在高溫(> 4000C )下的燒結(jié)是必要的。基于如此，現(xiàn)今應(yīng)用于處理金屬氧化物膜的溶液相技術(shù)一般與價格低廉的柔性塑料基材是不相容的。由這些高處理溫度所產(chǎn)生的這些限制已防礙氧化物材料被應(yīng)用于廣大范圍的柔性巨電子器件。
[0003]此外，當(dāng)金屬氧化物薄膜由預(yù)制的納米材料溶液衍生而來時，相似地需要有機(jī)配位子以穩(wěn)定所述溶液。因此在旋轉(zhuǎn)涂覆之后，為了除去所述配位子，將獲得的的納米材料膜在高溫(例如:>400°C)下燒結(jié)是必須的。不然，在所述膜中所剩余的配位子會在所述納米材料之間產(chǎn)生不好的形態(tài)連接和電連接，妨礙電荷載體的輸送，且限制對應(yīng)的裝置性能。
[0004]因此，在本領(lǐng)域中需要可被用于低溫制造電子金屬氧化物薄膜的新的前體體以及溶液相處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于前述內(nèi)容，本發(fā)明教示提供可用于在低溫下實(shí)現(xiàn)不同電子金屬氧化物膜的溶液沉積的方法。特別地，本發(fā)明方法可被使用于在一般低于約400°C的退火溫度(低如約150°C)下制備電功能化的金屬氧化物膜。本發(fā)明教導(dǎo)還涉及將所獲得的膜實(shí)行于各種的半導(dǎo)體裝置。特別地，可通過將本金屬氧化物膜實(shí)行為電傳導(dǎo)構(gòu)件(例如:半導(dǎo)體及/或源電極、漏電極和柵電極的任一者)及/或電絕緣構(gòu)件(例如:柵介電質(zhì))上而在廉價及/或柔性的基材上獲得高效能晶體管。其它半導(dǎo)體裝置可包含太陽能電池、傳感器、發(fā)光晶體管以及電路。
[0006]在一個方面中，本發(fā)明教示提供可用于在低溫下經(jīng)由溶液相法制備金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體、金屬氧化物薄膜介電質(zhì)及/或金屬氧化物薄膜導(dǎo)體的調(diào)配物。
[0007]依據(jù)本發(fā)明教示的調(diào)配物(或前體組合物)一般包括在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料以及所述氧化劑形成氧化還原對，且所述燃料以及所述氧化劑的各者至少部分可溶于所述溶劑或溶劑混合物。所述氧化劑可以是包含有氧化陰離子的金屬試劑、包含有氧化陰離子的無機(jī)試劑，或氧化酸。所述燃料一般可以被敘述為一可以通過氧化過程釋放能量(例如:熱)的有機(jī)化合物或有機(jī)陰離子。因此，所述燃料可以是有機(jī)燃料、包含有燃料陰離子的金屬試劑或包含有燃料陰離子的無機(jī)試劑。所述溶劑或溶劑混合物可包括醇。在某些實(shí)施方案中，所述氧化劑及/或所述燃料可包含金屬試齊U，所述金屬試劑包含擇自于第12族金屬、第13族金屬、第14族金屬、第15族金屬、過渡金屬(第3族至第11族金屬的任一族)或鑭金屬的金屬。在另外的實(shí)施方案中，所述氧化劑或和燃料皆不包含金屬試劑，除了所述燃料和氧化劑外，還可添加金屬鹽(例如:金屬鹵化物)至所述前體組合物中。所述前體組合物也可包括堿。
[0008]和傳統(tǒng)的以溶膠-凝膠方法(其經(jīng)由一吸熱反應(yīng)而將前體轉(zhuǎn)化為金屬氧化物)為基礎(chǔ)的前體不同，本發(fā)明調(diào)配物中的氧化劑和燃料反應(yīng)而引起自產(chǎn)能的燃燒。來自所述前體的反應(yīng)的自行產(chǎn)生的熱提供局部的能量供應(yīng)，藉此避免了需要高、外部供應(yīng)的處理溫度以促使金屬氧化物晶格的形成。因此，本發(fā)明調(diào)配物使得金屬氧化物可在比經(jīng)由使用傳統(tǒng)溶膠-凝膠前體低得多的溫度下形成。
[0009]更一般地，本發(fā)明教示涉及一種用于制備可被使用為半導(dǎo)體裝置中的電傳導(dǎo)或絕緣構(gòu)件的金屬氧化物薄膜的方法。本發(fā)明方法可包括(a)以本文所述的前體組合物沉積薄膜；(b)在低于或約350°C的溫度下使所述薄膜進(jìn)行退火；以及通過在任意先前經(jīng)沉積且經(jīng)退火的薄膜上沉積疊加薄膜而進(jìn)行步驟(a)及(b) —或多次，其中由步驟(a)及(b)的單個循環(huán)所形成的各膜具有小于或約50nm的厚度，藉此獲得完全致密的金屬氧化物薄膜。所述退火步驟可通過傳統(tǒng)的熱處理(例如:在烘箱中)及/或通過暴露在輻射源(例如:紅外線(IR)輻射、紫外線輻射、準(zhǔn)分子激光輻射、微波輻射)而執(zhí)行。
[0010]本發(fā)明的經(jīng)低溫處理的金屬氧化物薄膜可被并入制造業(yè)的制品中，例如:場效晶體管(例如:薄膜晶體管)、光電伏打、有機(jī)發(fā)光裝置(如有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)以及有機(jī)發(fā)光敏晶體管(OLETs))、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOSs)、互補(bǔ)型變流器、D型觸發(fā)器、整流器、環(huán)形振蕩器、太陽能電池、光電伏打裝置、光探測器以及傳感器。本發(fā)明的經(jīng)低溫處理的金屬氧化物薄膜可提供有利的場效遷移率，不期望被任意特定的理論所約束的情形下，其可透過經(jīng)改良的膜質(zhì)地及/或界面的和相關(guān)的形態(tài)考慮而達(dá)成。
[0011]可將本發(fā)明的經(jīng)低溫處理的金屬氧化物薄膜和經(jīng)由其它溶液相方法或傳統(tǒng)的方法(例如:熱蒸鍍以及各種物理及化學(xué)蒸氣沉積技術(shù)(例如:濺鍍、電漿輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)、原子層沉積(ALD)、脈沖激光沉積(PLD)，以及離子輔助沉積(IAD))而沉積的金屬氧化物(例如:IGZ0)、氮化物(例如=Si3N4)、亞砷酸鹽(例如:GaAs)或有機(jī)半導(dǎo)體(例如:萘嵌苯(rylenes)、供體-受體調(diào)合物)膜組合以制成雜混多層。
[0012]因此，本發(fā)明教示也可涉及制造包括薄膜半導(dǎo)體、薄膜介電質(zhì)、薄膜柵電極和源電極和漏電極的薄膜晶體管的方法，其中所述方法可包括使所述薄膜半導(dǎo)體耦合至所述薄膜介電質(zhì)且將所述薄膜介電質(zhì)耦合于所述薄膜柵電極。具體而言，可通過使所述薄膜介電質(zhì)和半導(dǎo)體前體組合物接觸而使所述薄膜半導(dǎo)體耦合于所述薄膜介電質(zhì)，其中，所述半導(dǎo)體前體組合物如本文所述可包括在溶劑或溶劑混合物中的至少一種氧化劑和燃料。和所述薄膜介電質(zhì)接觸的半導(dǎo)體前體組合物可在低于或約350°C的溫度下退火以提供具有厚度小于或約50nm的金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體。在所述退火步驟后，包括所述接觸步驟和退火步驟的新循環(huán)可被重復(fù)一或多次以增加最終金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體的厚度。
[0013]在另一方面中，本發(fā)明教示提供衍生自納米材料的具有適用于各種半導(dǎo)體裝置的電子特性的金屬氧化物薄膜或金屬氧化物/金屬復(fù)合物薄膜。更具體而言，本發(fā)明教示提供如本文所述的以金屬氧化物納米材料或以及包括有燃燒前體(亦即是氧化劑一燃料)的黏結(jié)劑組合物的單一分散液或獨(dú)立的分散液沉積的金屬氧化物薄膜。所述金屬氧化物納米材料可擇自于金屬氧化物納米顆粒、金屬氧化物納米球體、金屬氧化物納米線、金屬氧化物納米帶體、金屬氧化物納米棒體、金屬氧化物納米管體、金屬氧化物納米片體以及它們的組合。所述金屬氧化物納米材料的金屬組分包括第12族金屬、第13族金屬、第14族金屬、第15族金屬、過渡金屬或鑭金屬。在各種實(shí)施方案中，所述氧化劑及/或所述燃料可包含和金屬氧化物納米材料相同的金屬。所述金屬氧化物納米材料及/或氧化劑和燃料的分散液可包含包括醇的溶劑或溶劑混合物。
[0014]在某些實(shí)施方案中，所述衍生自納米材料的金屬氧化物或金屬氧化物/金屬復(fù)合物薄膜可經(jīng)由納米材料和黏結(jié)劑組合物的獨(dú)立分散液而制備。更具體而言，第一薄膜層可由一包括有在溶劑或溶劑混合物中的金屬氧化物或金屬納米材料的第一分散液所沉積。此第一薄膜層可具有在約5nm至約IOOOnm范圍內(nèi)的典型厚度，其可擇地可以在含氧、還原性或惰性氛圍下于低于350°C或約350°C的溫度下退火。在納米材料分散液沉積后，可沉積包括有燃燒前體的黏結(jié)劑組合物一次或多次(即，在一或多個沉積循環(huán)中)以提供具有在約5nm至約IOOnm范圍內(nèi)的典型厚度的第二薄膜層。此黏結(jié)劑組合物可協(xié)助填充納米材料之間的物理空隙。在各種實(shí)施方案中，每個沉積循環(huán)可提供具有小于或約50nm典型厚度的黏結(jié)劑次層。在某些實(shí)施方案中，在每兩個沉積循環(huán)之間可執(zhí)行退火步驟。在其它實(shí)施方案中，所述第二薄膜層在多重沉積循環(huán)結(jié)束時才退火一次。所述退火步驟通常在低于或約350 C的溫度下執(zhí)燈。
[0015]通過下列附圖、敘述、實(shí)施例和權(quán)利要求將更全面地了解前述的以及本發(fā)明教示的其它特征和優(yōu)勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]應(yīng)理解的是，以下所述的附圖僅用于說明的目的。所述附圖并非必然是按照比例的，重點(diǎn)一般是放在說明本發(fā)明教示的原則。無論如何，所述附圖并非用于限制本發(fā)明教示的范圍。
[0017]圖la-d是比較以下金屬氧化物((a)In203、(b)ZT0、(c)IZ0以及(d) ΙΤ0)的依據(jù)本發(fā)明教示的燃燒前體(實(shí)線)相對于這些金屬氧化物的傳統(tǒng)前體(虛線)的微差熱分析數(shù)據(jù)(DTA，上方)以及熱重量分析(TGA，下方)數(shù)據(jù)。
[0018]圖2a_e顯示使用依據(jù)本發(fā)明教示的燃燒前體或傳統(tǒng)前體所沉積且在所示的溫度下退火的各種氧化物膜的低掠角入射X光繞射(gGIAXRD)數(shù)據(jù):(a)使用燃燒前體所沉積的In2O3膜；(b)使用傳統(tǒng)前體所沉積的In2O3膜；(c)使用燃燒前體所沉積的ITO膜；(d)使用燃燒前體所沉積的IZO膜；以及(e)使用燃燒前體所沉積的ZTO膜。[0019]圖3a_b顯示使用(a)依據(jù)本發(fā)明教示的燃燒前體以及(b)傳統(tǒng)前體所沉積且在所示的溫度下退火的In2O3膜的X射線光電子能譜(XPS)譜圖(530.1eV =M-O-M晶格氧；531.1eV =M-OH金屬氫氧化物氧；532.3eV:被吸附的氧物質(zhì))。
[0020]圖4a_b顯示使用(a)依據(jù)本發(fā)明教示的燃燒前體以及(b)傳統(tǒng)前體所沉積且在400°C、250°C、20(TC以及150°C (由上到下)的溫度下退火的In2O3膜的XPS譜圖。
[0021]圖5a_b顯示(a)通過單層沉積(NH3/In=4)而得的80nm厚的由燃燒前體所衍生的In2O3膜以及(b)通過四次20nm厚層(NH3/In=2)的沉積而得的80nm厚的經(jīng)燃燒前體所衍生的In2O3膜的掃描式電子顯微鏡(SEM)影像。
[0022]圖6a_c是比較由燃燒前體衍生而制造的(a) ln203、(b) ZTO以及(c) IZO薄膜晶體管(圓形符號)相對于由傳統(tǒng)前體衍生而制造的(a)In203、(b)ZT0以及(c) IZO薄膜晶體管(方形符號)在不同退火溫度下的遷移率(μsat)。
[0023]圖7是比較由燃燒前體衍生而制造的ITO膜(圓形符號)相對于由傳統(tǒng)前體衍生而制造的ITO膜(方形符號)在不同退火溫度下的電導(dǎo)率。
[0024]圖8提供在200°C及250°C下退火的無定形氧化鋁膜的特性數(shù)據(jù):(a)在IOkHz下的C-V測量；(b)泄漏電流測量；(C)在3V下的頻率相關(guān)性測量以及(d)GIAXRD譜圖。
[0025]圖9a_d顯示具有2000 μ m通道寬度、100 μ m通道長度、招電極的由燃燒前體所衍生的TFT的代表性轉(zhuǎn)移標(biāo)繪圖和代表性輸出標(biāo)繪圖:(a)在300nm Si02/p+Si基材上由燃燒前體衍生且在250°C下退火的Ιη203、ΖΤ0和IZO TFT裝置的轉(zhuǎn)移標(biāo)繪圖；(b)在n++Si/α-氧化鋁介電質(zhì)(于250°C下退火的38nma-氧化招，于200°C下退火的411111^-氧化鋁)上的由代表性燃燒前體所衍生的In2O3TFT裝置的轉(zhuǎn)移標(biāo)繪圖；以及(c)在250°C下退火的全氧化物TFT(In203/38nma-氧化鋁/250nm IT0/1737F玻璃)的代表性轉(zhuǎn)移標(biāo)繪圖和(d)所述全氧化物TFT的代表性輸出標(biāo)繪 圖。
[0026]圖10a-b顯示由代表性柔性燃燒前體所衍生的金屬氧化物TFT裝置(In203/41nma -氧化招介電質(zhì)/30nm Al柵電極/30nm AryLite?基材)的(a)轉(zhuǎn)移標(biāo)繪圖和(b)所述TFT裝置的輸出標(biāo)繪圖。
[0027]圖11顯示由燃燒前體所衍生且在不同相對濕度下退火的IGZO TFT裝置的代表性轉(zhuǎn)移標(biāo)繪圖。
[0028]圖 12a-c 顯示對于具有結(jié)構(gòu)為 Si/300nm Si02/Zn0/100nm Al (L=IOO μ m ；W=5000 ym)的以ZnO為基礎(chǔ)的TFT的代表性轉(zhuǎn)移標(biāo)繪圖及代表性輸出標(biāo)繪圖:(a)以ZnO納米棒體為基礎(chǔ)的TFT (圓形符號)以及以ZnO納米復(fù)合物為基礎(chǔ)的TFT (方形符號)的轉(zhuǎn)運(yùn)標(biāo)繪圖；(b)代表性的以ZnO納米復(fù)合物為基礎(chǔ)的TFT的輸出標(biāo)繪圖；以及(c)代表性的以ZnO納米棒體為基礎(chǔ)的TFT的輸出標(biāo)繪圖。
[0029]圖13a_b比較在空氣下作為處理溫度的函數(shù)的(a)不經(jīng)過H2處理以及(b)經(jīng)過H2處理的以納米顆粒為基礎(chǔ)的ITO薄膜的電導(dǎo)率相對于以納米復(fù)合物為基礎(chǔ)的ITO薄膜的電導(dǎo)率。
[0030]圖14說明薄膜晶體管的四種不同的構(gòu)形。
[0031]圖15說明塊材異質(zhì)接面薄膜光電伏打裝置(也被熟知為太陽能電池)的二種不同的構(gòu)形。【具體實(shí)施方式】
[0032]貫穿本申請案，其中的組合物被敘述為具有、包括或包含特定的組分，或其中的方法被敘述為具有、包括或包含特定的方法步驟，可以認(rèn)為本發(fā)明教示的組合物也實(shí)質(zhì)上由所列組分構(gòu)成或由所列組分所構(gòu)成，而本發(fā)明教示的方法也實(shí)質(zhì)上由所列方法步驟構(gòu)成或由所列方法步驟所構(gòu)成。
[0033]在本申請案中，元素或組分被說明為是被包括于及/或擇自于所列元素或組分的組時，應(yīng)理解所述元素或組分可以是所列元素或組分的任意一者，或可以擇自于由二或更多的所列元素或組分所組成的群組中。此外，應(yīng)理解本文所述的組合物、設(shè)備或方法的元素及/或特征可以在不偏離本發(fā)明教示的宗旨和范圍的情形下以各種方式組合，不論本文是
否言明。
[0034]詞語“包括”或“具有”的使用應(yīng)普遍被理解為開放式且非限制性的用語，除非另有特定的說明。
[0035]本文使用的單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)形式(相反亦是)，除非另有特定的說明。此外，當(dāng)在數(shù)值前使用詞語「“約”時，在本發(fā)明教示也包括所述特定的數(shù)值本身，除非另有特定的說明。如本文所使用的那樣，所述詞語“約”是指自所規(guī)定的值有±10%的變化，除非另有指示或說明。
[0036]應(yīng)理解，只要本發(fā)明教示仍然是可行的，則步驟的順序或用以執(zhí)行某些行為的順序是不重要的。此外，二或更多的步驟或行為可同時被執(zhí)行。
[0037]在某種程度上，本發(fā)明教示提供制備金屬氧化物薄膜的方法，當(dāng)該薄膜被使用為半導(dǎo)體裝置中的電傳導(dǎo)或絕緣構(gòu)件時，其可提供各種優(yōu)勢。例如，依據(jù)所述金屬氧化物的組成，所述金屬氧化物薄膜可被使用為半導(dǎo)體裝置中的一或多個半導(dǎo)體構(gòu)件、一或多個介電構(gòu)件、或一或多個導(dǎo)體構(gòu)件。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明方法可被使用于制備具不同組成的多重金屬氧化物薄膜，其中具有不同組成的金屬氧化物薄膜可被使用為半導(dǎo)體裝置中的不同構(gòu)件。在特定的實(shí)施方案中，本發(fā)明方法可被使用于制造包括有半導(dǎo)體構(gòu)件、介電構(gòu)件以及導(dǎo)體構(gòu)件的晶體管，其中這些構(gòu)件的至少一者、這些構(gòu)件的至少二者、或這些構(gòu)件的各者可由依據(jù)本發(fā)明方法而制備的金屬氧化物薄膜所構(gòu)成。在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明方法可被使用于制造一包括有由依據(jù)本發(fā)明方法而制備的金屬氧化物薄膜所構(gòu)成的半導(dǎo)體構(gòu)件、至少一導(dǎo)體構(gòu)件、及/或至少一間層構(gòu)件的光電伏打電池。
[0038]因此，在一個方面中，本發(fā)明教示公開了制備供使用為半導(dǎo)體裝置中的電傳導(dǎo)構(gòu)件(例如:半導(dǎo)體構(gòu)件或?qū)w構(gòu)件)或電絕緣構(gòu)件(例如:介電構(gòu)件)的金屬氧化物薄膜的方法。本發(fā)明方法一般包括由如本文所述的前體組合物沉積薄膜，且使所述薄膜在低于或約350°C的溫度下退火以形成金屬氧化物薄膜。雖然已有多種前體被使用于既存的溶液相方法以制造金屬氧化物薄膜，傳統(tǒng)的前體(例如:如上所述的包括有金屬源、堿性催化劑、穩(wěn)定劑及溶劑的溶膠-凝膠系統(tǒng))通常需要高溫(> 4000C )以完成前體溶膠的縮合、去除在薄膜中的有機(jī)穩(wěn)定劑、且最后，需要完全地密實(shí)化所述金屬氧化物薄膜。就這些步驟的任一者來說，如此的高溫需求面臨例如由熱膨脹數(shù)不一致所引起的膜破裂的困難的風(fēng)險(xiǎn)。此夕卜，如此高的處理溫度需求使得這些方法和最常見的柔性塑料基材不相容。即使在有限的情形中，所述處理溫度可被降低，由得到的金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體所獲得的已記載的遷移率也是有限的(?lcni/Vs)。[0039]相比之下，依據(jù)本發(fā)明教示的前體組合物包括前體的氧化還原對(燃料及氧化劑)，在為引發(fā)燃燒反應(yīng)的條件下選擇且提供所述前體。具體而言，按為使所述燃料和所述氧化劑在一列的反應(yīng)中反應(yīng)的量選擇且提供所述前體，在所述一列反應(yīng)的整個過程中產(chǎn)生熱，且所述燃料被所述氧化劑所氧化且大多轉(zhuǎn)化為如C02、H20以及N2的氣體。由所述前體的反應(yīng)所自行產(chǎn)生的熱提供局部的能量供應(yīng)，藉此避免需要高、外部供應(yīng)處理溫度。因此，退火步驟的溫度需求一般可被降低至低于約400°C，優(yōu)選為約350°C或更低、約300°C或更低、約250°C或更低、約200°C或更低、或低如約150°C。盡管使用較低的退火溫度，但前體的選擇和由所述前體實(shí)現(xiàn)的所述燃燒反應(yīng)能夠產(chǎn)生具有所需的微結(jié)構(gòu)和分子形態(tài)的金屬氧化物薄膜，所述微結(jié)構(gòu)和分子形態(tài)賦予所述膜有令人滿意的電子特性而可被使用為半導(dǎo)體裝置中的電傳導(dǎo)或絕緣構(gòu)件。舉例來說，當(dāng)被并入薄膜晶體管時，由本發(fā)明方法所制備的金屬氧化物半導(dǎo)體可呈現(xiàn)經(jīng)增強(qiáng)的場效特性，如增加的場效遷移率(例如，>lcm2/Vs)。具體而言，如下文的實(shí)施例所證明的那樣，施用本發(fā)明的金屬氧化物薄膜作為半導(dǎo)體的晶體管裝置可達(dá)成高達(dá)?40cm2/Vs的遷移率，其中所述退火溫度只有約250°C。即使使用低如約200°C的退火溫度，也可獲得超過10cm2/Vs的遷移率。相似地，由本發(fā)明方法在只有約250°C的退火溫度下所制備的透明的導(dǎo)電金屬氧化物薄膜可獲至大于約lOOS/cm的電導(dǎo)率。因此，依據(jù)本發(fā)明教示的低處理溫度使得在具有低抗熱性的慣用的柔性塑料基材上可制造出高性能的裝置。
[0040]因此，在一個方面中，本發(fā)明教示涉及可被使用于經(jīng)由溶液相方法制備各種金屬氧化物薄膜的前體組合物，其包括各種薄膜金屬氧化物半導(dǎo)體、薄膜金屬氧化物導(dǎo)體以及薄膜金屬氧化物介電質(zhì)。示例性的半導(dǎo)電性金屬氧化物包括氧化銦(In2O3)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化銦鎵(IGO)、氧化銦鎵鋅(IGZO)、氧化錫(SnO2)、氧化鎳(NiO)、氧化銅(Cu2O)以及氧化鋅(ZnO)。這些半導(dǎo)電膜可具有摻雜物(例如，氟、硫、鋰、銠、銀、鎘、鈧、鈉、I丐、鎂、鋇和鑭)以改善電子(對于η-型)或電洞(對于P-型)遷移率及/或電導(dǎo)率。示例性的絕緣性金屬氧化物包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鈰(CeOx)、氧化釔(Y2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化錯(ZrO2)、氧化鉿(HfO2)、氧化鉭(Ta2O5)以及鋇及銀的氧化鈦物((Ba, Sr)TiO3)。示例性的導(dǎo)電性金屬氧化物包括透明的導(dǎo)電性氧化物，例如:氧化銦錫(ΙΤ0，或經(jīng)錫摻雜的氧化銦Sn-1n-Ο，其中錫組分約10%或更少)、經(jīng)銦摻雜的氧化錫(IZO)、氧化鋅銦錫(ZITO)、經(jīng)鎵摻雜的氧化鋅(GZO)、經(jīng)鎵摻雜的氧化銦(GIO)、經(jīng)氟摻雜的氧化錫(FTO)、氧化鎵銦錫(GITO)以及經(jīng)鋁摻雜的氧化鋅(AZO)。
[0041]依據(jù)本發(fā)明教示的前體組合物一般包括在溶劑或溶劑混合物中的燃料及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含金屬試劑，且其中所述燃料及所述一或多種氧化劑在有利于燃燒反應(yīng)的條件下被提供。一般地，所述燃料及所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在以允許形成所需的金屬氧化物且實(shí)現(xiàn)所剩試劑的完全燃燒(也就是，所述化學(xué)計(jì)量比例應(yīng)基于所有組分的理想氧化反應(yīng)而被計(jì)算)。盡管存在自化學(xué)計(jì)量數(shù)量的某些變化是可接受的事實(shí)，但當(dāng)所述前體組合物包括太多的氧化劑(例如:超過化學(xué)計(jì)量數(shù)量的10倍以上)或太多的燃料(例如:超過化學(xué)計(jì)量數(shù)量的10倍以上)，則不利于燃燒反應(yīng)，而且此前體組合物不允許在依據(jù)燃燒化學(xué)的有利的熱力學(xué)下形成金屬氧化物薄膜，這會導(dǎo)致高度的雜質(zhì)、劣質(zhì)的膜形態(tài)及/或在金屬-氧-金屬晶格內(nèi)部劣質(zhì)的電連接。此外，雖然傳統(tǒng)的金屬氧化物前體組合物通常包括至少一種金屬烷氧化物，但本發(fā)明前體組合物不包括任意烷氧化物作為金屬源。
[0042]依據(jù)本發(fā)明教示的前體的氧化還原對的不同的實(shí)施方案是合理的。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明前體組合物可包括一或多種金屬試劑，有機(jī)燃料，以及可擇地?zé)o機(jī)試劑，其中所述有機(jī)燃料和所述金屬試劑的至少一者或所述無機(jī)試劑形成氧化還原對；也就是，所述金屬試劑的至少一者或所述無機(jī)試劑包含可和所述有機(jī)燃料(有機(jī)化合物)在燃燒反應(yīng)中進(jìn)行反應(yīng)的氧化陰離子，以依據(jù)所述燃料的組成而生成C02、H2O以及可擇地N2及/或其它氣體。在其它實(shí)施方案中，本發(fā)明前體組合物可包括燃料及氧化劑，其中所述燃料可以是第一金屬試劑的形式(也就是，所述燃料可以是陰離子的形式)，而且所述氧化劑可以是第二金屬試劑的形式(也就是，所述第二金屬試劑可包括氧化陰離子)。在另外其它的實(shí)施方案中，所述燃料可以是第一金屬試劑的形式(也就是，所述燃料可以是陰離子的形式)，而且所述氧化劑可以是包含氧化陰離子的酸或無機(jī)試劑。在各種實(shí)施方案中，本發(fā)明前體組合物可包括堿，通常為NH3。在各種實(shí)施方案中，所述堿可在所述燃料及所述氧化劑已被完全溶解于溶劑或溶劑混合物之后再引入所述前體組合物。
[0043]氧化陰離子的范例可包括，但不局限于，硝酸根、亞硝酸根、過氯酸根、氯酸根、次氯酸根、迭氮化合物、N-氧化物(R3N+— Cr)、過氧化物、超氧化物、高價氧化物、過硫酸根、二硝酰胺、硝化氰胺、硝基芳基羧酸根、四唑化合物以及它們的水合物。如上所述，在某些實(shí)施方案中，所述氧化劑可以是酸的形式，在此實(shí)例中，所述酸可以是本文所述的氧化陰離子之一的對應(yīng)酸(例如，硝酸)。舉例來說，在所述燃料為包括燃料陰離子的金屬試劑的實(shí)施方案中，所述氧化劑可以是酸的形式。
[0044]本發(fā)明前體組合物的燃料一般可被敘述為可被所述氧化劑氧化且可由所述氧化反應(yīng)釋放出能量(也就是，熱)的化合物或陰離子。在轉(zhuǎn)化為C02、H2O和可擇地N2之前，所述燃料組分可被分解為一或多種中間物質(zhì)，例如:C00_、CO、CH4,CH3O'NH2NHOH,NH3>N2H3'N2H4以及N2H5+。當(dāng)所述燃料為有機(jī)化合物時，所述有機(jī)燃料可被分解為碳、氧及氫，且在某些實(shí)施方案中，也有氮。其它元素可出現(xiàn)在所述燃料中，如氟、硫及磷。通常，所述有機(jī)燃料為相對低分子量的化合物。舉例來說，所述有機(jī)燃料可具有約200g/mol或更少的摩爾質(zhì)量。依據(jù)本發(fā)明方法可使用為前體的一者的有機(jī)燃料的范例包括，但不局限于，乙酰丙酮(Ch3COCh2COCh3)、乙酰丙酮的氟化衍生物(例如:Cf3COCH2COCf3 或 CH3C0CHFC0CH3)、乙酰丙酮的亞胺衍生物(例如=CH3COCH2C (=NR) CF3或CH3C (=NR) CHFC (=NR) CH3)、乙酰丙酮的膦衍生物(例如=Ph2POCH2COCH3),尿素(CO(NH2)2)、硫脲(CS (NH2)2)、甘氨酸(C2H5NO2)、丙胺酸(C3H7NO2)、N-甲基尿素(CH3NHC0NH2)、檸檬酸(HOC (COOH) (CH2COOH) 2)、硬脂酸(CH3 (CH2) 16C00H)、抗壞血酸、重碳酸銨(NH4HCO3)、硝基甲烷、碳酸銨((NH4) 2C03)、聯(lián)胺(N2H4)、卡巴肼(CO(N2H3)2)、草酰二肼、丙二酸二肼、四甲醛三連氮(TFTA)、六亞甲基四胺(C6H12N4)、丙二酸酐(OCH(CH2)CHO)、以及具有六個碳原子或更少的內(nèi)烷基鏈的二胺、二元醇或二元酸。在所述燃料組分也作用為金屬的實(shí)施方案中，可替代使用本文所述的羧酸或酸酐的對應(yīng)酯。為了說明的目的，燃料陰離子的范例可包括，不受限于，乙酰丙酮酸根(包括其氟化衍生物、亞胺衍生物或膦衍生物)、草酸根、檸檬酸根、抗壞血酸根、硬脂酸根等等。各種金屬的乙酰丙酮酸鹽是市售可取得的，其包括乙酰丙酮酸鋁(III)鹽、乙酰丙酮酸鋅
(II)鹽以及乙酰丙酮酸鋯(IV)鹽。乙酰丙酮酸銦(III)鹽、乙酰丙酮酸鎵(III)鹽以及乙酰丙酮酸錫(II)鹽，以及各種金屬草酸鹽、金屬檸檬酸鹽、金屬抗壞血酸鹽和金屬硬脂酸鹽均為文獻(xiàn)中已知的。
[0045]依據(jù)所希望的金屬氧化物的組成，一或多種金屬試劑可存在于所述前體組合物中。各金屬試劑可包括擇自于過渡金屬(第3族金屬至第11族金屬的任一者)、第12族金屬、第13族金屬、第14族金屬、第15族金屬以及鑭金屬的金屬。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明前體組合物可包括具有擇自于第13族金屬、第14族金屬、第15族金屬以及鑭金屬的金屬的金屬試劑。在特定的實(shí)施方案中，本發(fā)明前體組合物可包括至少一第13族金屬試劑，例如:銦(In)試劑及/或鎵(Ga)試劑，用以制備電傳導(dǎo)性金屬氧化物，如:In203、IZ0、IG0、IGZO或ΙΤ0。在特定實(shí)施方案中，本發(fā)明前體組合物可包括第13族金屬(例如:招(Al))及/或鑭金屬(例如:鑭(La)或鈰(Ce))，用以制備絕緣性金屬氧化物，如:A1203、CeOx, La2O3或 LaA103。
[0046]為了說明，依據(jù)本發(fā)明教示前體組合物可被使用于制備含銦金屬氧化物，例如:In2O3> ΙΖ0, IGO、IGZO或ΙΤ0。因此，在某些實(shí)施方案中，依據(jù)本發(fā)明教示可被使用于制備含銦金屬氧化物薄膜前體組合物可包括擇自于以下的有機(jī)燃料:乙酰丙酮(包括其氟化、亞胺或膦衍生物)、尿素、N-甲基尿素、檸檬酸、硬脂酸、抗壞血酸、聯(lián)胺、卡巴肼、草酰二肼、丙二酸二肼以及丙二酸酐；以及包含有擇自于硝酸根、亞硝酸根、過氯酸根、氯酸根、次氯酸根、迭氮化合物、N-氧化物、過氧化物、超氧化物、高價氧化物、過硫酸鹽、二硝酰胺、硝化氰胺、硝基芳基羧酸根、四唑化合物以及它們的水合物的氧化陰離子的銦鹽。舉例來說，所述前體組合物可包括In(NO3)3或其水合物，以及如乙酰丙酮、CF3C0CH2C0CF3、CH3C0CHFC0CH3、CH3COCH2C(=NR) CF3> CH3C(=NR) CHFC(=NR) CH3> Ph2POCH2COCH3 或尿素的有機(jī)燃料。在其它實(shí)施方案中，可依據(jù)本發(fā)明教示使用可包含包括燃料陰離子的銦鹽以及氧化劑的前體組合物制備含銦金屬氧化物薄膜，其中所述燃料陰離子可擇自于乙酰丙酮酸根、草酸根、檸檬酸根、抗壞血酸根以及硬脂酸根；所述氧化劑為包括有氧化陰離子的酸或無機(jī)試劑，所述氧化陰離子擇自于硝酸根、亞硝酸根、過氯酸根、氯酸根、次氯酸根、迭氮化合物、N-氧化物、過氧化物、超氧化物、高價氧化物、過硫酸根、二硝酰胺、硝化氰胺、硝基芳基羧酸根、四唑化合物以及它們的水合物。舉例而言，所述前體組合物可包括乙酰丙酮酸銦作為燃料而以硝酸或(HNO3)或NH4NO3作為氧化劑。在另外其它的實(shí)施方案中，依據(jù)本發(fā)明教示使用前體組合物制備含銦金屬氧化物薄膜，所述前體組合物可包含包括有氧化陰離子的第一銦鹽，所述氧化陰離子擇自于硝酸根、亞硝酸根、過氯酸根、氯酸根、次氯酸根、迭氮化合物、N-氧化物、過氧化物、超氧化物、高價氧化物、過硫酸根、二硝酰胺、硝化氰胺、硝基芳基羧酸根、四唑化合物以及它們的水合物；以及包括有燃料陰離子的第二銦鹽，所述燃料陰離子擇自于乙酰丙酮酸根(包括其氟化、亞胺或膦衍生物)、草酸根、檸檬酸根、抗壞血酸根以及硬脂酸根。在這些實(shí)施方案中的任意一者，所述前體組合物可包括NH3。
[0047]當(dāng)所需的是經(jīng)混合的氧化物(例如:三元或四元氧化物)時，所述附加的金屬試劑可包含任意可賦予在所述前體組合物的溶劑或溶劑混合物中的所述金屬試劑有令人滿意的溶解性的陰離子。因此，所述附加的金屬試劑獨(dú)立地可包含氧化陰離子、燃料陰離子或非氧化陰離子。非氧化陰離子的范例包括，但不局限于，鹵化物(例如，氯化物、溴化物、碘化物)、碳酸根、乙酸根、甲酸根、丙酸根、亞硫酸根、硫酸根、氫氧化物、烷氧化物、三氟乙酸根、三氟甲磺酸根、甲苯磺酸根、甲磺酸以及它們的水合物。在所需的金屬作為氧化鹽并非是化學(xué)穩(wěn)定地及/或其作為本文所述的含燃料陰離子的鹽并不容易獲得的實(shí)施方案中，可使用一包含有氧化陰離子或燃料陰離子的無機(jī)試劑。舉例來說，可被使用為氧化劑的無機(jī)試劑可擇自于硝酸銨、二硝酰胺銨、硝化氰胺銨以及過氯酸銨?？杀皇褂脼槿剂系臒o機(jī)試劑的范例可包括，但不局限于，乙酰丙酮酸銨、草酸銨、抗壞血酸銨、檸檬酸銨及硬脂酸銨。
[0048]在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明前體組合物可包括第一金屬鹽以及一第二金屬鹽，其中所述第一金屬鹽包含燃料且所述第二金屬鹽包含氧化陰離子。舉例來說，本發(fā)明前體組合物可包含包括有金屬硝酸鹽和金屬乙酰丙酮酸鹽的氧化還原對。市售可取得的各種金屬乙酰丙酮酸鹽包括乙酰丙酮酸鋁(III)鹽、乙酰丙酮酸鋅(II)鹽以及乙酰丙酮酸鋯(IV)鹽。乙酰丙酮酸銦(III)鹽、乙酰丙酮酸鎵(III)鹽以及乙酰丙酮酸錫(II)鹽是文獻(xiàn)中已知的?？勺饔脼槿剂系慕饘冫}的其它范例包括，但不局限于，金屬草酸鹽、金屬檸檬酸鹽、金屬抗壞血酸鹽和金屬硬脂酸鹽等等。
[0049]金屬試劑在所述前體組合物中的濃度可在約0.0lM和約5.0M之間。舉例來說，所述金屬試劑可以具有在約0.02M和約2.0M之間的濃度，在約0.05M和約1.0M的間的濃度，在約0.05M和約0.5M之間的濃度，或在約0.05M和約0.25M之間的濃度。在所述前體組合物包括二或多種金屬試劑的實(shí)施方案中，所述屬試劑的相對比例可以變化，但通常在自I至10的范圍內(nèi)。
[0050]所述溶劑或溶劑混合物可包括水及/或一或多種有機(jī)溶劑。例如，所述溶劑可擇自于水、醇、胺醇、羧酸、二醇、羥基酯、氨基酯、以及它們的混合物。在某些實(shí)施方案中，所述溶劑可擇自于水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、乙二醇、甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、甲氧基丙醇、乙氧基丙醇、甲氧基丁醇、二甲氧基二醇(dimethoxyglycol)、N, N- 二甲基甲酰胺以及它們的混合物。在特定的實(shí)施方案中，所述溶劑可以是烷氧基醇，如:甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、甲氧基丙醇、乙氧基丙醇或甲氧基丁醇。
[0051]在某些實(shí)施方案中，所述前體組合物可進(jìn)一步包括一或多種添加劑，所述添加劑擇自于清潔劑、分散劑、黏結(jié)劑、相容性試劑、固化劑、引發(fā)劑、保濕劑、消泡劑、濕潤劑、PH改性劑、殺蟲劑和抑菌劑。舉例來說，可包含表面活性劑、螯合劑(例如:乙二胺四乙酸(EDTA))及/或其它聚合物(例如:聚苯乙烯、聚乙烯、聚α -甲基苯乙烯、聚異丁烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等等)作為分散劑、黏結(jié)劑、相容性試劑及/或消泡劑。
[0052]如本文實(shí)施例所證明的那樣，利用燃料和氧化劑之間的燃燒化學(xué)的金屬氧化物合成賦予膜溶液處理許多優(yōu)點(diǎn)。首先，不需要熔爐即可獲得高局部溫度使得低成本大規(guī)模的薄膜合成成為可行的，且高自行產(chǎn)生的能量可將所述前體在低處理溫度下轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的氧化物。相比之下，經(jīng)由傳統(tǒng)前體以溶膠-凝膠化學(xué)轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)的氧化物形成為吸熱反應(yīng)，且需要顯著的外部能量輸入以形成金屬-氧-金屬晶格，而燃燒合成為放熱反應(yīng)且一經(jīng)點(diǎn)燃便不需要外部能量輸入。此外，傳統(tǒng)前體通常需要高溫以分解所述有機(jī)穩(wěn)定劑以獲得純相產(chǎn)物(phase-pure products),然而在具有經(jīng)平衡的氧化還原對化學(xué)的燃燒反應(yīng)中,所述原子局部氧化劑供應(yīng)可有效地移除有機(jī)雜質(zhì)而沒有焦炭形成。
[0053]在各種實(shí)施方案中，所述前體組合物在膜沉積步驟之前可經(jīng)老化至少約3小時、至少約6小時、至少約9小時、至少約12小時或至少約18小時?？赏ㄟ^各種溶液相方法執(zhí)行所述沉積步驟。例如，可通過印刷法執(zhí)行所述沉積步驟，該印刷法包括噴墨印刷和各種接觸印刷技術(shù)(例如，絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、平版印刷、移印、光蝕刻印刷、苯胺印刷和微接觸印刷)。在其它實(shí)施方案中，可通過旋轉(zhuǎn)涂布、狹縫涂布、液滴澆鑄、區(qū)域澆鑄、浸泡涂布、刮刀涂布、噴霧涂布、棒涂布或沖壓成形來執(zhí)行所述沉積步驟。
[0054]執(zhí)行所述沉積步驟及/或退火步驟的典型氛圍大氣環(huán)境；然而，其它條件是可行的，其包括:具有經(jīng)控制的濕度級別的空氣，經(jīng)增氧的氛圍，經(jīng)增氮的氛圍，純氧，純氮或純氫。在某些實(shí)施方案中，所述沉積步驟及退火步驟可在不同的氛圍下實(shí)行；舉例來說，上述兩個步驟可在大氣下實(shí)行但是各個步驟可在具有不同相對濕度級別的大氣下執(zhí)行。在某些實(shí)施方案中，所述退火步驟可在具有低濕度的含氧氛圍下執(zhí)行以增加所述燃燒反應(yīng)。在退火步驟期間，除去所述溶劑，且所述氧化金屬試劑及所述燃料(或包含有所述燃料及所述氧化劑的金屬鹽)反應(yīng)以形成金屬-氧-金屬晶格。再者，在所述薄膜內(nèi)的有機(jī)雜質(zhì)被移除。如上所述，由本發(fā)明前體組合物而變?yōu)榭尚械娜紵瘜W(xué)使得所述退火溫度可被降低至低于或約350°C。在各種實(shí)施方案中，所述退火步驟可在低于或約325°C、低于或約300°C、低于或約275°C、低于或約250°C、低于或約225°C、低于或約200°C、低于或約180°C、或低于或約150°C的溫度下實(shí)行。更一般地，所述退火步驟可以在低于所需的金屬氧化物的脫水溫度的溫度下執(zhí)行。表1提供了各種金屬氧化物的已記載的脫水溫度。
[0055]表1
[0056]
【權(quán)利要求】
1.一種用于制備金屬氧化物薄膜的方法，所述金屬氧化物薄膜供使用為半導(dǎo)體裝置中的電傳導(dǎo)或絕緣構(gòu)件，所述方法包含: (a)以前體組合物沉積薄膜，所述前體組合物包含在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一種包含金屬鹽，且其中所述燃料及所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在； (b)使所述薄膜在低于或約350°C的溫度下進(jìn)行退火以形成金屬氧化物薄膜；以及 通過在任意先前經(jīng)沉積且經(jīng)退火的薄膜上可選地沉積疊加薄膜而進(jìn)行步驟(a)及(b)一次或多次，其中由步驟(a)及(b)的單個循環(huán)所形成的各薄膜都具有小于或約50nm的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使所述金屬氧化物薄膜直接或間接耦合至柔性基材。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述氧化劑選自酸、包含有氧化陰離子的金屬鹽以及無機(jī)氧化試劑。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述氧化陰離子選自硝酸根、過氯酸根、氯酸根、次氯酸根、迭氮化合物、過氧化物、超氧化物、高價氧化物、N-氧化物、過硫酸根、二硝酰胺、硝化氰胺、硝基芳基羧酸根、四唑化合物及它們的水合物。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述燃料選自以下的有機(jī)化合物:乙酰丙酮、CF3COCH2COCF3、CH3COCHFCOCH3、CH3COCH2C (=NH) CF3、CH3C (=NH) CHFC (=NH)CH3> CH3COCH2C (=NCH3) CF3、CH3C (=NCH3) CHFC (=NCH3) CH3、CH3C (=NH) CHFC (=NCH3) CH3,Ph2POCH2COCH3、尿素、N-甲基尿素、檸檬酸、抗壞血酸、硬脂酸、硝基甲烷、聯(lián)胺、卡巴肼、草酰二肼、丙二酸二肼、四甲醛三連氮、六亞甲基四胺以及丙二酸酐。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所`述的方法，其中所述燃料為包含有擇自于乙酰丙酮酸根、檸檬酸根、草酸根、抗壞血酸根以及硬脂酸根的有機(jī)陰離子的金屬鹽或銨鹽。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述前體組合物還包含堿。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述溶劑或溶劑混合物包含烷氧醇。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含金屬鹽，所述金屬鹽包含有擇自于第13族金屬、第14族金屬、第15族金屬、過渡金屬以及鑭金屬的金屬。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述前體組合物包含二或更多種金屬鹽，其中所述金屬鹽的至少一者包含氧化陰離子且所述金屬鹽的至少一者包含擇自于第13族金屬、第14族金屬、第15族金屬、過渡金屬以及鑭金屬的金屬。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(a)包含由所述前體組合物旋轉(zhuǎn)涂布、狹縫涂布、刮刀涂布、噴霧涂布或印刷所述薄膜。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(b)是在低于或約300°C的溫度下。
13.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(b)是在低于或約250°C的溫度下。
14.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(b)是在低于或約200°C的溫度下。
15.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(b)是在低于或約150°C的溫度下。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中由步驟(a)和(b)的單個循環(huán)所形成的各薄膜都具有小于或約20nm的厚度。
17.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中由步驟(a)和(b)的單個循環(huán)所形成的各薄膜都具有小于或約IOnm的厚度。
18.如權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)所述的方法，其包含實(shí)行至少二個步驟(a)和(b)的循環(huán)。
19.一種金屬氧化物薄膜，其由權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的方法所制備。
20.如權(quán)利要求19所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜具有高達(dá)約IOOnm的最終厚度，且具有至少約lOS/cm的電導(dǎo)率。
21.如權(quán)利要求20所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜包含擇自于氧化銦錫(ITO)、經(jīng)氟摻雜的ΙΤ0、經(jīng)鋁摻雜的氧化鋅(AZO)、經(jīng)氟摻雜的氧化錫(FTO)、氧化鎵銦錫(GITO)以及⑶O的導(dǎo)電性金屬氧化物。
22.如權(quán)利要求19所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜具有高達(dá)約50nm的最終厚度，所述金屬氧化物薄膜是半導(dǎo)電性的，且具有至少約0.1CM2As的電荷遷移率。
23.如權(quán)利要求22所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜包含擇自于氧化銦(In2O3)、氧化銦鋅(In-Zn-O)、以及氧化銦鎵鋅(In-Ga-Zn-O)的半導(dǎo)電性金屬氧化物。
24.如權(quán)利要求19所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜具有高達(dá)約50nm的最終厚度，所述金屬氧化物薄膜是電絕緣性的，且具有小于或約10_3A/Cm2的泄漏電流密度。
25.如權(quán)利要求24所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜包含擇自于氧化鋁(Al2O3)及氧化鈰(CeO2)的電絕緣性金屬氧化物。
26.—種制造底柵薄膜晶體管的方法，所述薄膜晶體管包含基材、薄膜柵電極、薄膜柵介電質(zhì)、薄膜半導(dǎo)體以及源電極和漏電極，所述方法包含將所述薄膜半導(dǎo)體耦合至所述薄膜介電質(zhì)且將所述薄膜柵介電質(zhì)耦合至所述薄膜柵電極；其中使所述薄膜半導(dǎo)體耦合至所述薄膜柵介電質(zhì)包含: 使所述薄膜柵介電質(zhì)和半導(dǎo)體前體組合物接觸，其中所述半導(dǎo)體前體組合物包含在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含含有銦的金屬鹽，且其中所述燃料和所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在；以及 使和所述薄膜柵介電質(zhì)接觸的半導(dǎo)體前體組合物在低于或約350°C的溫度下，暴露或不暴露于輻射源來進(jìn)行退火，以提供具有小于或約50nm厚度的金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述半導(dǎo)體前體組合物還包含第二金屬鹽以及第三金屬鹽，所述第二金屬鹽包含鎵以及燃料陰離子或氧化陰離子，且所述第三金屬鹽包含鋅以及燃料陰離子或氧化陰離子。
28.如權(quán)利要求26或27所述的方法，其中使所述薄膜介電質(zhì)耦合至所述薄膜柵電極包含: 使所述薄膜柵電極和介電質(zhì)前體組合物接觸，其中所述介電質(zhì)前體組合物包含在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含含有鋁或鈰的金屬鹽，且其中所述燃料和所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在；以及 使和所述薄膜柵電極接觸的介電質(zhì)前體組合物在低于或約350°C的溫度下，暴露或不暴露于輻射源來進(jìn)行退火，以提供具有小于或約50nm厚度的金屬氧化物薄膜介電質(zhì)。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述方法還包含使所述薄膜柵電極耦合至基材，其中使所述薄膜柵電極耦合至所述基材包含: 使所述基材和導(dǎo)體前體組合物相接觸，其中所述導(dǎo)體前體組合物包含在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含金屬鹽，且其中所述燃料以及所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在；以及 使和所述基材相接觸的導(dǎo)體前體組合物在低于或約350°C的溫度下，暴露或不暴露于輻射源來進(jìn)行退火，以提供金屬氧化物薄膜導(dǎo)體。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中使所述薄膜柵電極耦合至柔性基材。
31.一種用于制備供使用為半導(dǎo)體裝置中的電傳導(dǎo)或絕緣構(gòu)件的金屬氧化物薄膜的方法，所述方法包含: (a)以納米材料分散液沉積具有在約50nm和約1000nm之間的厚度的第一薄膜層,所述納米材料分散液包含在溶劑或溶劑混合物中的金屬氧化物納米材料； (b)以黏結(jié)劑組合物沉積具有小于或約IOOnm厚度的第二薄膜層，所述黏結(jié)劑組合物包含在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含金屬鹽，·所述金屬鹽含有在所述金屬氧化物納米材料中的金屬，且其中所述燃料以及所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在；以及 (c)使包含有所述第一薄膜層和所述第二薄膜層的復(fù)合膜在低于或約350°C的溫度下進(jìn)行退火以形成金屬氧化物薄膜。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其包含在沉積所述第二薄膜層之前使所述第一薄膜層在低于或約350°C的溫度下進(jìn)行退火。
33.如權(quán)利要求31或32所述的方法，其中沉積所述第二薄膜層包含在二或更多個沉積循環(huán)中沉積所述黏結(jié)劑組合物。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其包含在每兩個沉積循環(huán)之間使所述第二薄膜層在低于或約350°C的溫度下進(jìn)行退火。
35.如權(quán)利要求31-34中任一項(xiàng)所述的方法，其中使所述金屬氧化物薄膜直接或間接耦合至柔性基材。
36.如權(quán)利要求31-35中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述金屬氧化物納米材料擇自于金屬氧化物納米顆粒、金屬氧化物納米球體、金屬氧化物納米線、金屬氧化物納米帶體、金屬氧化物納米棒體、金屬氧化物納米管體、金屬氧化物納米片體以及它們的混合物。
37.如權(quán)利要求31-36中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述納米材料分散液包含在約5mg/mL和約500mg/mL之間的固體含量。
38.如權(quán)利要求31-37中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述金屬氧化物納米材料包含過渡金屬、第12族金屬、第13族金屬、第14族金屬、第15族金屬、鑭金屬或它們的組合。
39.如權(quán)利要求31-38中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述納米材料分散液包含ZnO納米顆粒、ZnO納米棒體、ITO納米顆粒、ITO納米棒體、In2O3納米顆粒、In2O3納米棒體、Al2O3納米顆?；蛩鼈兊幕旌衔?。
40.如權(quán)利要求31-39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述燃料為擇自于以下的有機(jī)化合物:乙酰丙酮、CF3C0CH2C0CF3、CH3C0CHFC0CH3、CH3COCH2C(=NH) CF3> CH3C(=NH) CHFC(=NH)CH3> CH3COCH2C (=NCH3) CF3、CH3C (=NCH3) CHFC (=NCH3) CH3、CH3C (=NH) CHFC (=NCH3) CH3,Ph2POCH2COCH3、尿素、N-甲基尿素、檸檬酸、抗壞血酸、硬脂酸、硝基甲烷、聯(lián)胺、卡巴肼、草酰二肼、丙二酸二肼、四甲醛三連氮、六亞甲基四胺以及丙二酸酐。
41.如權(quán)利要求31-39中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述燃料為包含有擇自于乙酰丙酮酸根、草酸根、檸檬酸根、抗壞血酸根以及硬脂酸根的有機(jī)陰離子的金屬鹽或銨鹽。
42.如權(quán)利要求31-41中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述黏結(jié)劑組合物包含二或多種金屬鹽，且所述二或多種金屬鹽的至少一者包含氧化陰離子。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述氧化陰離子擇自于硝酸根、過氯酸根、氯酸根、次氯酸根、迭氮化合物、N-氧化物、過氧化物、超氧化物、高價氧化物、過硫酸根、二硝酰胺、硝化氰胺、硝基芳基羧酸根、四唑化合物以及它們的水合物。
44.如權(quán)利要求42或43所述的方法，其中所述金屬鹽的各者包含過渡金屬、第12族金屬、第13族金屬、第14族金屬、第15族金屬或鑭金屬。
45.如權(quán)利要求31-44中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(a)包含旋轉(zhuǎn)涂布、狹縫涂布、刮刀涂布、噴霧涂布或印刷。
46.如權(quán)利要求31-45中任一項(xiàng)所述的方法，其中各退火步驟在低于或約300°C的溫度下執(zhí)行。
47.如權(quán)利要求31-45中任一項(xiàng)所述的方法，其中各退火步驟在低于或約250°C的溫度下執(zhí)行。
48.如權(quán)利要求31-45中任一項(xiàng)所述的方法，其中各退火步驟在低于或約200°C的溫度下執(zhí)行。
49.如權(quán)利要求31-45中任一項(xiàng)所述的方法，其中各退火步驟在低于或約150°C的溫度下執(zhí)行。
50.如權(quán)利要求31-49中任一項(xiàng)所述的方法，其包含實(shí)行至少二個步驟(a)-(c)的循環(huán)。
51.一種用于制備金屬氧化物薄膜的方法，所述金屬氧化物薄膜供使用為半導(dǎo)體裝置中的電傳導(dǎo)或絕緣構(gòu)件，所述方法包含: (a)以分散液沉積具有在約50nm和約1000nm之間的厚度的薄膜，所述分散液包含在溶劑或溶劑混合物中的金屬氧化物納米材料，其中所述分散液還包含在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含金屬鹽，所述金屬鹽含有在金屬氧化物納米材料中的金屬，且其中所述燃料以及所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在；以及 (b)使所述薄膜在低于或約350°C的溫度下進(jìn)行退火以形成金屬氧化物薄膜。
52.如權(quán)利要求51所述的 方法，其中基于所述分散液的總重，所述金屬氧化物納米材料以至少約I重量％的量存在，包含金屬鹽的所述燃料或所述氧化劑以在約5重量百分比和約60重量百分比之間的量存在，而其它的燃料和氧化劑以約2.5重量百分比和約30重量百分比之間的量存在。
53.如權(quán)利要求51或52所述的方法，其中所述燃料依據(jù)平衡化學(xué)式的數(shù)量以自約50%至約200%范圍內(nèi)的摩爾比存在。
54.如權(quán)利要求51-53中任一項(xiàng)所述的方法，其中使所述金屬氧化物薄膜直接或間接耦合至柔性基材。
55.如權(quán)利要求51-54中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述金屬氧化物納米材料擇自于金屬氧化物納米顆粒、金屬氧化物納米球體、金屬氧化物納米線、金屬氧化物納米帶體、金屬氧化物納米棒體、金屬氧化物納米管體、金屬氧化物納米片體以及它們的混合物。
56.如權(quán)利要求51-55項(xiàng)中任一項(xiàng)的方法，其中所述金屬氧化物納米材料包含過渡金屬、第12族金屬、第13族金屬、第14族金屬、第15族金屬、鑭金屬或它們的組合。
57.如權(quán)利要求51-56項(xiàng)中任一項(xiàng)的方法，其中所述金屬氧化物納米材料包含ZnO納米顆粒、ZnO納米棒體、ITO納米顆粒、ITO納米棒體、In2O3納米顆粒、In2O3納米棒體、或Al2O3納米顆粒、它們的混合物。
58.如權(quán)利要求51-57中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述燃料為擇自于以下的有機(jī)化合物:乙酰丙酮、尿素、N-甲基尿素、檸檬酸、抗壞血酸、硬脂酸、硝基甲烷、聯(lián)胺、卡巴肼、草酰二肼、丙二酸二肼、四甲醛三連氮、六亞甲基四胺以及丙二酸酐。
59.如權(quán)利要求51 -58中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述燃料為包含有擇自于乙酰丙酮酸根、檸檬酸根、草酸根、抗壞血酸根以及硬脂酸根的有機(jī)陰離子的金屬鹽或銨鹽。
60.如權(quán)利要求51-59中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述分散液包含二或多種金屬鹽,且所述二或多種金屬鹽的至少一者包含氧化陰離子。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，其中所述氧化陰離子擇自于硝酸根、過氯酸根、氯酸根、次氯酸根、迭氮化合物、N-氧化物、過氧化物、超氧化物、高價氧化物、過硫酸根、二硝酰胺、硝化氰胺、硝基芳基羧酸根、四唑化合物以及它們的水合物。
62.如權(quán)利要求60或61所述的方法，其中所述金屬鹽的各者包含過渡金屬、第12族金屬、第13族金屬、第14族金屬、第15族金屬或鑭金屬。
63.如權(quán)利要求51-62中任一項(xiàng)所述的方法，其中沉積包含旋轉(zhuǎn)涂布、狹縫涂布、刮刀涂布、噴霧涂布或印刷。
64.如權(quán)利要求51-63中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述退火步驟在低于或約300°C的溫度下執(zhí)行。
65.如權(quán)利要求51-63中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述退火步驟在低于或約250°C的溫度下執(zhí)行。
66.如權(quán)利要求51-63中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述退火步驟在低于或約200°C的溫度下執(zhí)行。
67.如權(quán)利要求51-63中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述退火步驟在低于或約150°C的溫度下執(zhí)行。
68.如權(quán)利要求51-67中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(b)還包含以輻射源輻照所述薄膜。
69.如權(quán)利要求51-68中任一項(xiàng)所述的方法，其包含實(shí)行至少二個步驟(a)及(b)的循環(huán)。
70.—種金屬氧化物薄膜,其由權(quán)利要求31-69中任一項(xiàng)所述的方法所制備。
71.如權(quán)利要求70所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜是電傳導(dǎo)性的且具有至少約10S/cm的電導(dǎo)率。
72.如權(quán)利要求71所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜包含氧化銦錫、經(jīng)氟摻雜的ITO以及CdO。
73.如權(quán)利要求70所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜是半導(dǎo)電性的且具有至少約0.1cm2As的電荷遷移率。
74.如權(quán)利要求73所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜包含氧化銦、無定形氧化銦鋅、無定形氧化鋅錫、無定形氧化銦鎵鋅或無定形氧化銦鋅錫。
75.如權(quán)利要求70所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜是電絕緣性的且具有低于或約10_3A/Cm2的泄漏電流密度。
76.如權(quán)利要求75所述的金屬氧化物薄膜，其中所述金屬氧化物薄膜包含無定形氧化鋁、無定形氧化鈰、無定形氧化鋯或它們的混合物。
77.一種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包含薄膜半導(dǎo)體、薄膜柵介電質(zhì)、薄膜柵電極、源電極和漏電極，其中所述薄膜柵電極、所述源電極和所述漏電極中的至少一者包含如權(quán)利要求21或72所述的電傳導(dǎo)性金屬氧化物薄膜，其中所述薄膜半導(dǎo)體包含如權(quán)利要求23或74所述的半導(dǎo)電性金屬氧化物薄膜，及/或其中所述薄膜柵介電質(zhì)包含如權(quán)利要求25或76項(xiàng)的電絕緣性金屬氧化物薄膜。
78.如權(quán)利要求77所述的薄膜晶體管，其包含以下所列的至少二者:如權(quán)利要求21或72所述的電傳導(dǎo)性金屬氧化物薄膜，如權(quán)利要求23或74所述的半導(dǎo)電性金屬氧化物薄膜，以及如權(quán)利要求25或76所述的電絕緣性金屬氧化物薄膜。`
79.—種光電伏打裝置，其包含陽極、陰極、光活性構(gòu)件以及一或多個界面間層，其中所述陽極、所述陰極、以及所述一或多個界面間層的至少一者包含如權(quán)利要求19或70所述的金屬氧化物薄膜。
80.一種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包含薄膜半導(dǎo)體、薄膜柵介電質(zhì)、薄膜柵電極、源電極和漏電極，其中所述薄膜半導(dǎo)體包含IGZO薄膜，所述IGZO薄膜含有燃料和一或多種氧化劑的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述燃料和所述一或多種氧化劑包含銦鹽、鎵鹽以及鋅鹽，且其中所述IGZO薄膜和含有所述薄膜柵介電質(zhì)的有機(jī)材料相接觸，且其中所述薄膜晶體管呈現(xiàn)至少約2cm2/Vs的電荷遷移率。
81.一種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包含薄膜半導(dǎo)體、薄膜柵介電質(zhì)、薄膜柵電極、源電極和漏電極，其中所述薄膜半導(dǎo)體包含IGZO薄膜，所述IGZO薄膜含有燃料和一或多種氧化劑的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述燃料和所述一或多種氧化劑包含銦鹽、鎵鹽以及鋅鹽，且其中所述薄膜柵介電質(zhì)包含含有和所述IGZO薄膜相接觸的電絕緣性有機(jī)層以及電絕緣性金屬氧化物層的雜混有機(jī)/無機(jī)雙層材料，且其中所述薄膜晶體管呈現(xiàn)至少約2cm2/Vs的電荷遷移率。
82.一種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包含薄膜半導(dǎo)體、薄膜柵介電質(zhì)、薄膜柵電極、源電極和漏電極，其中所述薄膜半導(dǎo)體包含IGZO薄膜，所述IGZO薄膜含有燃料和一或多種氧化劑的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述燃料和所述一或多種氧化劑包含銦鹽、鎵鹽以及鋅鹽，且其中所述薄膜柵介電質(zhì)包含含有和IGZO薄膜相接觸的可光固化聚合物層以及電絕緣性金屬氧化物層的雜混有機(jī)/無機(jī)雙層材料，且其中所述薄膜晶體管呈現(xiàn)至少約2cm2/Vs的電荷遷移率。
83.一種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包含薄膜半導(dǎo)體、薄膜柵介電質(zhì)、薄膜柵電極、源電極和漏電極，其中所述薄膜半導(dǎo)體、所述薄膜柵介電質(zhì)、所述薄膜柵電極、所述源電極和所述漏電極的至少二者包含第一金屬氧化物薄膜以及第二金屬氧化物薄膜，其中所述第一金屬氧化物薄膜和所述第二金屬氧化物薄膜包含不同的金屬氧化物，且其中所述第一金屬氧化物薄膜和所述第二金屬氧化物薄膜各包含燃料和一或多種氧化劑的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物。
84.—種制造頂柵薄膜晶體管的方法，所述薄膜晶體管包含基材，源電極和漏電極，薄膜半導(dǎo)體，金屬氧化物薄膜介電質(zhì)，以及薄膜柵電極，所述方法包含將所述金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體耦合至所述基材；其中使所述金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體耦合至所述基材包含: 使所述基材和半導(dǎo)體前體組合物接觸，其中所述半導(dǎo)體前體組合物包含在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含含有銦的金屬鹽，且其中所述燃料和所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在；以及 使和所述薄膜柵介電質(zhì)接觸的半導(dǎo)體前體組合物在低于或約350°C的溫度下，暴露或不暴露于輻射源來進(jìn)行退火，以提供具有小于或約50nm厚度的金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體。
85.如權(quán)利要求84所述的方法，其中所述半導(dǎo)體前體組合物還包含第二金屬鹽以及第三金屬鹽，所述第二金屬鹽包含鎵以及燃料陰離子或氧化陰離子，且所述第三金屬鹽包含鋅以及燃料陰離子或氧化陰離子。
86.如權(quán)利要求84或85所述的方法，其還包含使所述薄膜柵介電質(zhì)耦合至所述金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體，其中使所述薄膜柵介電質(zhì)耦合至所述金屬氧化物薄膜柵半導(dǎo)體包含: 使所述金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體和介電質(zhì)前體組合物接觸，其中所述介電質(zhì)前體組合物包含在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含含有鋁或鈰的金屬鹽，且其中所述燃料和所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在；以及 使和所述金屬氧化物薄膜半導(dǎo)體接觸的介電質(zhì)前體組合物在低于或約350°C的溫度下，暴露或不暴露于輻射源來進(jìn)行退火，以提供具有小于或約50nm厚度的金屬氧化物薄膜介電質(zhì)。
87.如權(quán)利要求84-86中任一項(xiàng)所述的方法，其還包含使所述薄膜柵電極耦合至所述薄膜柵介電質(zhì)，其中使所述薄膜柵電極耦合至所述薄膜柵介電質(zhì)包含: 使所述薄膜柵介電質(zhì)和導(dǎo)體前體組合物接觸，其中所述導(dǎo)體前體組合物包含在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含金屬鹽，且其中所述燃料和所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在；以及 使和所述薄膜柵介電質(zhì)接觸的導(dǎo)體前體組合物在低于或約350°C的溫度下，暴露或不暴露于輻射源來進(jìn)行退火，以提供金屬氧化物薄膜導(dǎo)體。
88.如權(quán)利要求84所述的方法，其中所述基材包含柔性塑料。
89.一種制備光電伏打裝置的方法，所述光電伏打裝置包含基材、薄膜陽極、光活性構(gòu)件、薄膜陰極、以及一或 多個界面間層，所述方法包含使界面間層耦合至所述薄膜陽極，其中使所述界面間層耦合至所述薄膜陽極包含: 使所述薄膜陽極和金屬氧化物前體組合物接觸，其中所述金屬氧化物前體組合物包含在溶劑或溶劑混合物中的燃料以及一或多種氧化劑，其中所述燃料及/或所述氧化劑的至少一者包含金屬鹽，且其中所述燃料和所述一或多種氧化劑以實(shí)質(zhì)呈化學(xué)計(jì)量的數(shù)量存在；以及 使和所述薄膜陽極接觸的金屬氧化物前體組合物在低于或約350°C的溫度下，暴露或不暴露于輻射源來進(jìn)行退火，以提供金屬氧化物薄膜間層； 其中所述方法還包含形成光活性構(gòu)件于所述金屬氧化物薄膜間層的上方。
90.如權(quán)利要求89所述的方法，其中形成所述光活性構(gòu)件的步驟包含沉積一經(jīng)調(diào)合的溶液于所述金屬氧化物薄膜間層上，所述經(jīng)調(diào)合的溶液包含供給電子的小分子和接受電子的聚合物?！?br> 【文檔編號】H01L21/28GK103828018SQ201280006718
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月28日
【發(fā)明者】A·菲奇提, T·J·馬克斯, M·G·卡納齊迪斯, 金明吉, W·C·希茨, 顏河, 夏禹 申請人:西北大學(xué), 破立紀(jì)元有限公司