(57)【要約】  IGZO材料を作製するための、分子前駆体化合物、組成物、インク、およびプロセス。実験式InbGacZn(OROR)3(b+c)+2を有する分子前駆体化合物から作製されたインクは、基材上に印刷し得、または堆積させ得る。印刷した、または堆積した膜を処理することによって、分子前駆体化合物を、IGZO材料に変換し得る。
2017514885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実験式InbGacZn(OROR)3(b+c)+2（式中、bおよびcは、それぞれ独立して、0.01〜9.99であり、b+cの合計は、0.02〜10であり、各Rは、独立して、アルキルまたはアリールである）を有する、分子前駆体化合物。
【請求項２】
R基が、独立して、出現ごとに、C(1-6)アルキル基から選択される、請求項1に記載の化合物。
【請求項３】
R基が、独立して、出現ごとに、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソブチル、t-ブチル、イソペンチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、2,2-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、および4-メチルペンチルから選択される、請求項1に記載の化合物。
【請求項４】
R基が、独立して、出現ごとに、C(2-4)アルキル基から選択される、請求項1に記載の化合物。
【請求項５】
請求項1に記載の分子前駆体化合物、および1種または複数種の溶媒を含む、インク。
【請求項６】
ハライド、Mg、Y、Ti、Zr、Nb、Cr、Ru、Bi、Sb、およびLaから選択される1つまたは複数のドーパント元素をさらに含む、請求項5に記載のインク。
【請求項７】
材料を作製するためのプロセスであって、
請求項1に記載の1種または複数種の分子前駆体化合物を含むインクを準備すること、
前記インクを基材上に堆積させること、および
前記基材を加熱すること
を含む、プロセス。
【請求項８】
前記インク中の、Znに対する(In+Ga)の比率が、0.02〜10である、請求項7に記載のプロセス。
【請求項９】
前記加熱が、50℃〜500℃の温度で行われる、請求項7に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記加熱が、湿度が制御された空気中で実施される、請求項7に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記堆積が、印刷、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、グラビア印刷、リバースグラビア印刷、リバースオフセットグラビア印刷、スタンプ印刷、転写印刷、パッド印刷、スプレーパターン印刷、フレキソ印刷、密着印刷、リバース印刷、熱印刷、リソグラフィー法、電子写真印刷、スクリーン印刷、スプレー、スプレーコーティング、スプレー堆積、スプレー熱分解、コーティング、浸漬コーティング、湿潤コーティング、スピンコーティング、ナイフコーティング、ローラーコーティング、ロッドコーティング、スロットダイコーティング、マイヤーバーコーティング、リップダイレクトコーティング、キャピラリーコーティング、液相堆積法、溶液堆積法、レイヤー・バイ・レイヤー堆積法、回転キャスト法、および溶液キャスト法によって、インクを用いて行われる、請求項7に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記基材が、ガラス、セラミック、またはポリマーである、請求項7に記載のプロセス。
【請求項１３】
請求項7に記載のプロセスによって作製される、材料。
【請求項１４】
請求項13に記載の材料を含む、薄膜トランジスタ。
【請求項１５】
材料を作製するためのプロセスであって、
単量体化合物Zn(Q)2、In(Q)3、およびGa(Q)3（式中、Qは、-ORORであり、各Rは、独立して、アルキルまたはアリールである）を溶解することを含む、インクを準備すること、
前記インクを基材上に堆積させること、および
前記基材を加熱すること
を含む、プロセス。
【請求項１６】
前記インク中の、Znに対する(In+Ga)の合計の比率が、0.02〜10である、請求項15に記載のプロセス。
【請求項１７】
R基が、独立して、出現ごとに、C(1-6)アルキル基から選択される、請求項15に記載のプロセス。
【請求項１８】
R基が、独立して、出現ごとに、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソブチル、t-ブチル、イソペンチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、2,2-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、および4-メチルペンチルから選択される、請求項15に記載のプロセス。
【請求項１９】
R基が、独立して、出現ごとに、C(2-4)アルキル基から選択される、請求項15に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記加熱が、50℃〜500℃の温度で行われる、請求項15に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記加熱が、湿度が制御された空気中で実施される、請求項15に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記インクが、ハライド、Mg、Y、Ti、Zr、Nb、Cr、Ru、Bi、SbおよびLaから選択される1つまたは複数のドーパント元素をさらに含む、請求項15に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記堆積が、印刷、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、グラビア印刷、リバースグラビア印刷、リバースオフセットグラビア印刷、スタンプ印刷、転写印刷、パッド印刷、スプレーパターン印刷、フレキソ印刷、密着印刷、リバース印刷、熱印刷、リソグラフィー法、電子写真印刷、スクリーン印刷、スプレー、スプレーコーティング、スプレー堆積、スプレー熱分解、コーティング、浸漬コーティング、湿潤コーティング、スピンコーティング、ナイフコーティング、ローラーコーティング、ロッドコーティング、スロットダイコーティング、マイヤーバーコーティング、リップダイレクトコーティング、キャピラリーコーティング、液相堆積法、溶液堆積法、レイヤー・バイ・レイヤー堆積法、回転キャスト法、および溶液キャスト法によって、インクを用いて行われる、請求項15に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記基材が、ガラス、セラミック、またはポリマーである、請求項15に記載のプロセス。
【請求項２５】
請求項15に記載のプロセスによって作製される、材料。
【請求項２６】
請求項25に記載の材料を含む、薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
薄膜トランジスタ（TFT）用途のための薄膜半導体および導体層の有用な候補として、インジウム・ガリウム・亜鉛酸化物（IGZO）があげられる。
【０００２】
IGZOは、フラットパネルディスプレイおよびモニターのTFTバックプレーンに使用される。IGZOは、アモルファスケイ素より高い電子移動度を有し、よってエネルギー必要量が減少した、大型の高解像度ディスプレイを提供し得る。
【０００３】
これらの材料を用いた薄膜トランジスタの生産における重大な欠点は、製造プロセス速度が遅く、スループットが低いこと、および堆積させた層の組成が不均一であることである。これらの欠点は、主に、薄膜トランジスタの従来型の生産において用いられる、真空堆積法によるものである。
【０００４】
例えば、従来型の真空系プロセスを用いたTFT、透明薄膜トランジスタ（TTFT）、および関連する薄膜デバイスの大規模製造は、予測不能であり得る。これは、適切な品質を有する半導体層または導体層の、基材上への形成に関与する、非常に多くの化学的および物理的パラメータを、再現可能に高収率で制御することが困難であるためである。
【０００５】
TFT/TTFT材料の製造効率および製造速度を向上させる試みとしては、液相堆積法／印刷方法の使用があげられ、上記液相堆積法／印刷方法により、材料のための粒子または前駆体を、インクから堆積させる。しかしながら、ゾル−ゲル法で作製した成分を使用したインク組成物、またはナノ粒子を含有するインク組成物は、安定性および組成の均一性を欠くため、欠点を有し得る。この不安定性は、凝集物、粒状物、または沈殿物の形成によるものであり、これらは印刷装置の目詰まり、ブロッキング、または狭窄の原因となる。
【０００６】
薄膜トランジスタの生産における別の欠点は、生産材料の化学量論比を制御できないことである。既存の方法および手法では、化学量論比の制御ができないため、多くの有用な材料組成物を作製することは困難である。重大な問題点は、組成の均質性、均一性、および純度が制御された、半導電性材料および導電性材料の薄膜を生成させる必要があることである。
【０００７】
薄膜用途のための、所定の化学量論比を有する半導電性材料および導電性材料を作製するための溶液系プロセスが、長年にわたり必要とされてきた。
【０００８】
インクを、薄膜トランジスタのための半導電性材料および導電性材料を作製するための、高速で高収率な印刷プロセスに使用し得るように、完全に可溶性な分子前駆体化合物を含む安定なインク組成物が必要とされている。
【０００９】
必要とされているのは、薄膜トランジスタ、表示デバイス、および他の生産品のための、溶液系プロセスから半導電性材料および導電性材料を生産するための、化合物および組成物である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、インジウム・ガリウム・亜鉛酸化物（IGZO）材料を作製するための、さまざまな組成物およびプロセスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、薄膜トランジスタのためのIGZO材料を作製するために使用される、化合物、組成物、およびプロセスに関する。特に、本発明は、インク堆積によって薄膜トランジスタを作製するための、分子前駆体化合物、組成物、およびプロセスに関する。
【００１２】
本発明の実施形態は、分子前駆体化合物を含み、上記分子前駆体化合物は、薄膜トランジスタの製造における、高速でスループットが高いプロセスに使用し得る。本開示のプロセスには、真空堆積法に代えて、溶液系堆積法が含まれ得る。本発明は、堆積させた層の組成が均一な薄膜トランジスタ材料を作製するための、分子前駆体化合物、そのインク、およびプロセスを提供する。
【００１３】
本発明の実施形態は、液相堆積法／印刷方法をさらに提供し、材料のための前駆体は、インクから堆積させる。本開示のインク組成物は、安定であり得、印刷装置の目詰まり、ブロッキング、または狭窄の原因となる粒状物または沈殿物を含まないものであり得る。
【００１４】
さらなる態様において、本発明の分子前駆体化合物、インク、およびプロセスは、生産材料の化学量論比の制御を可能にする。所定の化学量論比を有する材料は、所定の化学量論比を有する分子前駆体化合物から作製し得る。
【００１５】
本発明は、インクを、薄膜トランジスタのための材料を作製するための、高速で高収率な堆積／印刷プロセスに使用し得るように、完全に可溶性な分子前駆体化合物から作製されたインク組成物を提供する。
【００１６】
本開示の実施形態は、以下のものを含む。
【００１７】
実験式InbGacZn(OROR)3(b+c)+2（式中、bおよびcは、それぞれ独立して、0.01〜9.99であり、b+cの合計は、0.02〜10であり、各Rは、独立して、アルキルまたはアリールである）を有する、分子前駆体化合物。
【００１８】
R基が、独立して、出現ごとに、C(1-6)アルキル基から選択される、上記化合物。R基が、独立して、出現ごとに、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソブチル、t-ブチル、イソペンチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、2,2-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、および4-メチルペンチルから選択される、上記化合物。R基が、独立して、出現ごとに、C(2-4)アルキル基から選択される、上記化合物。
【００１９】
上記分子前駆体化合物と、1種または複数種の溶媒とを含む、インク。ハライド、Mg、Y、Ti、Zr、Nb、Cr、Ru、Bi、SbおよびLaから選択される1つまたは複数のドーパント元素をさらに含む、上記インク。
【００２０】
材料を作製するためのプロセスであって、1種または複数種の上記分子前駆体化合物を含むインクを準備すること、インクを基材上に堆積させること、および基材を加熱すること、を含む、プロセス。
【００２１】
インク中の、Znに対する(In+Ga)の比率が、0.02〜10である、上記プロセス。加熱が、50℃〜500℃の温度で行われる、上記プロセス。加熱が、湿度が制御された空気中で実施される、上記プロセス。堆積が、印刷、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、グラビア印刷、リバースグラビア印刷、リバースオフセットグラビア印刷、スタンプ印刷、転写印刷、パッド印刷、スプレーパターン印刷、フレキソ印刷、密着印刷、リバース印刷、熱印刷、リソグラフィー法、電子写真印刷、スクリーン印刷、スプレー、スプレーコーティング、スプレー堆積、スプレー熱分解、コーティング、浸漬コーティング、湿潤コーティング、スピンコーティング、ナイフコーティング、ローラーコーティング、ロッドコーティング、スロットダイコーティング、マイヤーバーコーティング、リップダイレクトコーティング、キャピラリーコーティング、液相堆積法、溶液堆積法、レイヤー・バイ・レイヤー堆積法、回転キャスト法および溶液キャスト法によって、インクを用いて行われる、上記プロセス。基材が、ガラス、セラミック、またはポリマーである、上記プロセス。上記プロセスによって作製される、材料。上記材料を含む、薄膜トランジスタ。
【００２２】
材料を作製するためのプロセスであって、単量体化合物Zn(Q)2、In(Q)3、およびGa(Q)3（式中、Qは、-ORORであり、各Rは、独立して、アルキルまたはアリールである）を溶解することを含む、インクを準備すること、インクを基材上に堆積させること、および基材を加熱すること、を含む、プロセス。
【００２３】
インク中の、Znに対する(In+Ga)の合計の比率が、0.02〜10である、上記プロセス。R基が、独立して、出現ごとに、C(1-6)アルキル基から選択される、上記プロセス。R基が、独立して、出現ごとに、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソブチル、t-ブチル、イソペンチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、2,2-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、および4-メチルペンチルから選択される、上記プロセス。R基が、独立して、出現ごとに、C(2-4)アルキル基から選択される、上記プロセス。加熱が、50℃〜500℃の温度で行われる、上記プロセス。加熱が、湿度が制御された空気中で実施される、上記プロセス。インクが、ハライド、Mg、Y、Ti、Zr、Nb、Cr、Ru、Bi、SbおよびLaから選択される1つまたは複数のドーパント元素をさらに含む、上記プロセス。基材が、ガラス、セラミック、またはポリマーである、上記プロセス。上記プロセスによって作製される、材料。上記材料を含む、薄膜トランジスタ。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図1は、IGZO材料を分子前駆体化合物から合成する、本発明の実施形態の略図を示す。上記分子前駆体化合物は、基材上に印刷する、または堆積させるためのインクを作製するために、合成、単離、および使用し得る。印刷した、または堆積した分子前駆体化合物は、一般式InbGacZnO3(b+c)/2+1で表され得る、所定の化学量論比を有する材料に変換し得る。
【図２】図2は、薄膜トランジスタの実施形態を示す。薄膜トランジスタは、基材10、ゲート電極20、ゲート絶縁層30、酸化物半導体層40、ソース電極50、およびドレイン電極60を含み得る。
【図３】図3は、分子前駆体化合物InGaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)8から、In/Ga/Znの化学量論比が1：1：1であるIGZO材料への変換に関するTGA図を示す。TGA図は、本分子前駆体化合物が、目的の化学量論比を有するIGZO層および材料を調製するために使用し得ることを示す。
【図４】図4は、分子前駆体化合物In2GaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)11から、In/Ga/Znの化学量論比が2：1：1であるIGZO材料への変換に関するTGA図を示す。TGA図は、本分子前駆体化合物が、目的の化学量論比を有するIGZO層および材料を調製するために使用し得ることを示す。
【図５】図5は、インクを堆積させて作製したIGZO膜の厚さを示し、IGZO分子前駆体化合物（MPC）から、いくつかの異なる濃度で作製した各インクは、In/Ga/Znの比率が1：1：1である。スピンコート膜の厚さは、約30〜約160nmの範囲であり、インク中の分子前駆体化合物（すなわち、InGaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)8）の濃度に比例し、上記濃度によって制御された。
【図６】図6は、インクを堆積させて作製したIGZO膜の厚さを示し、IGZO分子前駆体化合物（MPC）から、いくつかの異なる濃度で作製した各インクは、In/Ga/Znの比率が2：1：1である。スピンコート膜の厚さは、約20〜約130nmの範囲であり、インク中の分子前駆体化合物（すなわち、In2GaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)11）の濃度に比例し、上記濃度によって制御された。
【図７】図7は、In/Ga/Znの比率が1：1：1であるIGZO分子前駆体化合物インクで調製した、アレイになったTFTデバイスの構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
発明の詳細な説明
本発明は、インジウム・ガリウム・亜鉛酸化物（IGZO）材料を作製するための化合物、組成物、およびプロセスを提供する。
【００２６】
一態様において、本開示は、可溶性の分子前駆体化合物を使用した、IGZOなどのIGZO材料を作製するためのプロセスを提供する。本分子前駆体化合物は、制御された化学量論比を有する、高品質なIGZO材料に変換し得る。よって、本発明は、ある特定の、所定の化学量論比を有するIGZO材料を簡便に合成するために使用し得る、分子前駆体化合物を用いたプロセスを提供する。
【００２７】
本開示の分子前駆体化合物を用いたプロセスは、薄膜トランジスタのためのIGZO材料を合成するために使用し得る。本開示の分子前駆体化合物は、溶液、インク、および印刷プロセスを行い得るように、可溶性であってもよく、可溶化されてもよい。本発明の分子前駆体は、有利には、1種または複数種の有機溶媒に可溶性であり得る。
【００２８】
本発明の実施形態は、完全に溶解し得、凝集物または粒状物を含まない溶液系プロセスに使用し得る、可溶性の分子前駆体化合物を提供する。本発明の分子前駆体化合物の驚くべき溶解性によって、ディスプレイ、薄膜トランジスタ、太陽電池、および他のデバイスのためのIGZO材料を作製するための、ダイレクトパターン印刷用のインクが提供される。
【００２９】
本開示の分子前駆体化合物は、固体形態、または液体形態であり得る。
【００３０】
本開示の分子前駆体化合物は、粒子またはナノ粒子を形成することなく、有機溶媒または有機溶媒混合物に溶解し得る。本発明のインクは、有利には、膜を薄膜材料に変換し得るように、基材上に効率的に薄膜を印刷するために使用し得る。本開示の分子前駆体化合物は、驚くべきことに、有機溶媒または有機溶媒混合物に可溶性であり得る。
【００３１】
本開示は、薄膜TFT、および他の生産物、ならびに他の用途のための、所定の化学量論比を有するIGZO材料を作製するための溶液系プロセスを提供する。
【００３２】
本発明は、完全に可溶性な分子前駆体化合物からなる、安定なインク組成物を提供する。本発明のインクは、薄膜トランジスタのための酸化物材料を作製するための、高速で高収率な印刷プロセスに使用し得る。
【００３３】
本発明の実施形態は、薄膜トランジスタ、表示デバイス、および他の生産物のための、溶液系プロセスを使用してIGZO酸化物材料を作製するための、化合物および組成物をさらに提供する。
【００３４】
本発明の分子前駆体化合物および組成物は、有利には、中温で、均質なIGZO材料を作製するために使用し得、制御された化学量論比を有するIGZO材料を合成するために使用し得る。
【００３５】
いくつかの実施形態において、本発明の分子前駆体化合物および組成物は、有利には、中温で、非晶質の、制御された化学量論比を有するIGZO材料を作製するために使用し得る。
【００３６】
追加の実施形態において、本発明の化合物および組成物で作製したIGZO材料は、さらに処理し、結晶形態または半結晶形態に転換し得る。
【００３７】
さらなる実施形態において、本発明の分子前駆体化合物および組成物は、有利には、中温で、結晶質の、制御された化学量論比を有するIGZO材料を作製するために使用し得る。
【００３８】
本発明の分子前駆体化合物は、薄膜トランジスタを作製するためにも使用し得る。薄膜層は、分子前駆体化合物を堆積させ、堆積させた層を材料に転換することによって作製し得る。
【００３９】
本開示の分子前駆体化合物から作製された溶液およびインクは、薄膜トランジスタを作製するために有用な薄膜形態のIGZO材料を作製するために使用し得る。
【００４０】
本発明のプロセスにおいて、所定の化学量論比を有するIGZO材料を作製するために、1種または複数種の分子前駆体化合物、またはそのインクを利用し得る。
【００４１】
本発明の分子前駆体化合物を使用するプロセスは、有利には、第13族原子に対する亜鉛の比率が所定の化学量論比である、IGZO材料を提供し得る。本発明のプロセスにおいて、In/Ga、In/Zn、およびGa/Znの比率を制御することによって、有利には、IGZO材料のための目的の組成物が提供される。
【００４２】
一般に、本発明の分子前駆体化合物およびインク組成物の構造および特性は、デバイスの組織形態、構造、または製造方法に拘わらず、薄膜トランジスタおよび薄膜デバイスの作製における利点を提供する。
【００４３】
単離された分子前駆体化合物
本発明は、さまざまな単離された分子前駆体化合物を提供する。本発明の分子前駆体化合物は、同じ前駆体化合物に結合したInおよびGa原子と共に、亜鉛原子を含有し得る。一般に、分子前駆体化合物は、その組成構造の中に、亜鉛原子と第13族原子の両方を含み、上記第13族原子は、酸素原子を介して亜鉛原子に接続し得る。上記第13族原子は、酸素原子を介して、他の第13族原子とも接続し得る。いかなる特定の理論にも束縛されることを望むものではないが、亜鉛原子と第13族原子が両方とも存在することによって、先行して存在する第13族原子−酸素−亜鉛原子連結が提供され、高い組成均一性を有するIGZO材料の生産が容易になる。
【００４４】
分子前駆体化合物は、化合物を基材上に印刷する、または堆積させるための、種々のプロセスにおいて使用するために、単離および貯蔵し得る。例えば、単離された分子前駆体化合物は、1種または複数種の溶媒に溶解し、インクを形成し得る。インクは、IGZO材料に変換し得る、1種または複数種の分子前駆体化合物層を印刷する、または堆積させるために使用し得る。
【００４５】
この項目で説明したように、本発明の分子前駆体化合物を、単離し、その後に、亜鉛原子に対する第13族原子の比率が所定の化学量論比である目的の材料を作製するために使用し得る、ということを強調し得る。目的の材料中の亜鉛原子に対する第13族原子の比率は、所望の目的の材料中の、亜鉛原子に対する第13族原子の比率が所定の比率である分子前駆体化合物から作製されたインク組成物を使用することによって、あらかじめ設定し得る。
【００４６】
本発明は、In/Ga、In/Zn、およびGa/Znの比率が制御されたIGZO材料を作製するために有利に使用し得る、プロセス、化合物、および組成物を提供する。
【００４７】
本開示のあらゆる式において、各R基は、独立して、アルキルおよびアリールから選択され得る。
【００４８】
いくつかの実施形態において、-OROR基は、独立して、出現ごとに、アルコキシアルコキシ、アリールオキシアルコキシ、ヘテロアリールオキシアルコキシ、およびアルケニルオキシアルコキシから選択され得る。
【００４９】
分子前駆体化合物は、結晶質、または非結晶質であり得る。
【００５０】
ある実施形態において、IGZO分子前駆体化合物は、実験式InbGacZn(OROR)3(b+c)+2を有し得、これは、インジウム、ガリウム、および亜鉛原子、ならびに-OROR基を有する化合物であり、bおよびcは、独立して、0.01〜9.99であり、b+cの合計は、0.02〜10である。いくつかの実施形態において、bおよびcは、独立して、0.05〜4.95であり、b+cの合計は、0.1〜5である。いくつかの実施形態において、bおよびcは、独立して、0.25〜3.75であり、b+cの合計は、0.5〜4である。これらの分子前駆体化合物は、また、Inb(OROR)3bGac(OROR)3cZn(OROR)2で表され得、Rおよび-OROR基は、上記に定義した通りである。
【００５１】
IGZO分子前駆体化合物の例としては、In0.46Ga0.04Zn(OCH2CH2OiPr)3.5、In0.46Ga0.04Zn(OCH2CH2OtBu)3.5、In0.46Ga0.04Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)3.5、In0.7Ga0.3Zn(OCH2CH2OSBu)5、In0.7Ga0.3Zn(OCH2CH2OtBu)5、In0.7Ga0.3Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)5、In0.38Ga0.7Zn(OCH2CH2OiPr)5.24、In0.38Ga0.7Zn(OCH2CH2OtBu)5.24、In0.38Ga0.7Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)5.24、In1.0Ga0.5Zn(OCH2CH2OiPr)6.5、In1.0Ga0.5Zn(OCH2CH2OtBu)6.5、In1.0Ga0.5Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)6.5、InGaZn(OCH2CH2OiPr)8、InGaZn(OCH2CH2OtBu)8、InGaZn(OCH(CH3)CH2OtBu)8、InGaZn(OCH(CH3)CH2OtBu)4(OEtOiPr)4、InGa1.1Zn(OCH2CH2OiPr)8.3、InGa1.1Zn(OCH2CH2OtBu)8.3、InGa1.1Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)8.3、In1.7Ga0.5Zn(OCH2CH2CH2CH2OiPr)8.6、In1.7Ga0.5Zn(OCH2CH2CH2CH2OtBu)8.6、In1.7Ga0.5Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)8.6、In1.9Ga0.5Zn(OCH2CH2CH2OiPr)9.2、In1.02Ga1.52Zn[OCH2CH2OCH(CH3)2]9.62、In1.9Ga0.5Zn(OCH2CH2CH2OtBu)9.2、In1.9Ga0.5Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)9.2、In1.9Ga0.95Zn[OCHCH3CH2OC(CH3)3]8.55[OCH2CH2OCH(CH3)2]2、In2.0Ga0.97Zn(OCH2CH2OiPr)10.91、In2.0Ga0.97Zn(OCH2CH2OtBu)10.91、In2.0Ga0.97Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)10.91、In2.0Ga1.1Zn(OCH2CH2OiPr)11.3、In2.0Ga1.1Zn(OCH2CH2OtBu)11.3、In2GaZn(OCH(CH3)CH2OtBu)11、In2GaZn(OCH(CH3)CH2OtBu)6(OEtOiPr)5、In2.0Ga1.1Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)11.3、In0.53Ga2.58Zn(OCH2CH2OiPr)11.33、In0.53Ga2.58Zn(OCH2CH2OtBu)11.33、In0.53Ga2.58Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)11.33、In2.21Ga1.06Zn(OCH2CH2OiPr)11.81、In2.21Ga1.06Zn(OCH2CH2OtBu)11.81、In2.21Ga1.06Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)11.81、In2.2Ga1.8Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)14、In3.5Ga2.5Zn(OCH2CH2OtBu)20、In4Ga3.5Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)24.5、およびIn5Ga4Zn(OCH(CH3)CH2OtBu)27があげられる。
【００５２】
分子前駆体化合物の例および構造
本開示のあらゆる式において、各R基は、独立して、アルキルおよびアリールから選択され得る。
【００５３】
本開示のあらゆる式において、-OROR基は、独立して、出現ごとに、アルコキシアルコキシ、アリールオキシアルコキシ、ヘテロアリールオキシアルコキシ、およびアルケニルオキシアルコキシから選択され得る。
【００５４】
本明細書中のあらゆる式中の基(OEtO)は、(OCH2CH2O)を表す。例えば、本明細書中のあらゆる式中の基(OEtOiPr)は、(OCH2CH2OiPr)、すなわち(OCH2CH2OCH(CH3)2)を表す。
【００５５】
いくつかの実施形態において、本発明の分子前駆体化合物は、二量体、三量体、または四量体などの形態で単離され得る。このような場合には、本化合物の実験式は、例えば、[InbGacZn(OROR)3(b+c)+2]nで記述し得、nは、2、3、4などである。ある実施形態において、nは、1〜100、または100超であり得る。これらの分子は、オリゴマー、ポリマー、またはそれらの混合物であると称され得る。
【００５６】
本発明の分子前駆体化合物は、無機配位化合物、または無機配位ポリマーであり得る。
【００５７】
いくつかの実施形態において、分子前駆体化合物は、以下の構造
【００５８】
【化１】
2017514885.tif 000003
【００５９】
（式中、MAおよびMBは、独立して、InおよびGaから選択され、基-ORORは、上記に定義した通りであり、化合物は、インジウムおよびガリウムを含有する）によって表され得る。
【００６０】
いくつかの実施形態において、分子前駆体化合物は、以下の構造
【００６１】
【化２】
2017514885.tif 000004
【００６２】
（式中、MAおよびMBは、独立して、InおよびGaから選択され、基-ORORは、上記に定義した通りであり、化合物は、インジウムおよびガリウムを含有する。）によって表され得る。
【００６３】
上記の構造において、化合物は、括弧で示されているように、ポリマーであり、n個の単量体種の鎖からなり、nは、2、3、4などである。ポリマー前駆体化合物において、単量体は、連結してポリマー鎖を形成し、直鎖状、環状もしくは分枝状、または任意の他の形状のいずれかである。単量体は、任意の順序で配列し得る。ある実施形態において、nは、1〜100、または100超であり得る。本発明のポリマー前駆体化合物は、亜鉛原子および第13族原子の数に関して、あらゆる所望の化学量論比で作製し得る。
【００６４】
出現ごとに、-OROR基は、独立して、アルコキシアルコキシ、アリールオキシアルコキシ、ヘテロアリールオキシアルコキシ、およびアルケニルオキシアルコキシから選択され得る。
【００６５】
本開示のあらゆる式において、各R基は、独立して、出現ごとに、C(1-22)アルキル基から選択され得る。ある実施形態において、Rは、独立して、出現ごとに、C(1-6)アルキル基から選択され得る。ある実施形態において、Rは、独立して、出現ごとに、C(2-6)アルキル基から選択され得る。ある実施形態において、Rは、独立して、出現ごとに、C(2-4)アルキル基から選択され得る。さらなる実施形態において、Rは、独立して、出現ごとに、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソブチル、t-ブチル、イソペンチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、2,2-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、および4-メチルペンチルから選択され得る。
【００６６】
本開示のあらゆる式において、上記の式中、R基は、独立して、出現ごとに、フェニル、アルキル置換フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチル、インダニル、およびビフェニルから選択され得る。
【００６７】
-OROR基の例としては、メトキシメトキシド、エトキシメトキシド、（n-プロポキシ）メトキシド、イソプロポキシメトキシド、（n-ブトキシ）メトキシド、（sec-ブトキシ）メトキシド、（tert-ブトキシ）メトキシド、ネオペントキシメトキシド、メトキシエトキシド、エトキシエトキシド、（n-プロポキシ）エトキシド、イソプロポキシエトキシド、（n-ブトキシ）エトキシド、（sec-ブトキシ）エトキシド、（tert-ブトキシ）エトキシド、ネオペントキシエトキシド、3-メトキシ-1-プロポキシド、3-エトキシ-1-プロポキシド、3-（n-プロポキシ）-1-プロポキシド、3-イソプロポキシ-1-プロポキシド、3-（n-ブトキシ）-1-プロポキシド、3-（sec-ブトキシ）-1-プロポキシド、3-（tert-ブトキシ）-1-プロポキシド、3-ネオペントキシ-1-プロポキシド、1-メトキシ-2-プロポキシド、1-エトキシ-2-プロポキシド、1-（n-プロポキシ）-2-プロポキシド、1-イソプロポキシ-2-プロポキシド、1-（n-ブトキシ）-2-プロポキシド、1-（sec-ブトキシ）-2-プロポキシド、1-（tert-ブトキシ）-2-プロポキシド、1-ネオペントキシ-2-プロポキシド、4-メトキシ-1-ブトキシド、4-エトキシ-1-ブトキシド、4-（n-プロポキシ）-1-ブトキシド、4-イソプロポキシ-1-ブトキシド、4-（n-ブトキシ）-1-ブトキシド、4-（sec-ブトキシ）-1-ブトキシド、4-（tert-ブトキシ）-1-ブトキシド、4-ネオペントキシ-1-ブトキシド、3-メトキシ-2-ブトキシド、3-エトキシ-2-ブトキシド、3-（n-プロポキシ）-2-ブトキシド、3-イソプロポキシ-2-ブトキシド、3-（n-ブトキシ）-2-ブトキシド、3-（sec-ブトキシ）-2-ブトキシド、3-（tert-ブトキシ）-2-ブトキシド、3-ネオペントキシ-2-ブトキシド、2-メトキシ-2-メチル-1-プロポキシド、2-エトキシ-2-メチル-1-プロポキシド、2-（n-プロポキシ）-2-メチル-1-プロポキシド、2-イソプロポキシ-2-メチル-1-プロポキシド、2-（n-ブトキシ）-2-メチル-1-プロポキシド、2-（sec-ブトキシ）-2-メチル-1-プロポキシド、2-（tert-ブトキシ）-2-メチル-1-プロポキシド、2-ネオペントキシ-2-メチル-1-プロポキシド、3-メトキシ-2-メチル-2-プロポキシド、3-エトキシ-2-メチル-2-プロポキシド、3-（n-プロポキシ）-2-メチル-2-プロポキシド、3-イソプロポキシ-2-メチル-2-プロポキシド、3-（n-ブトキシ）-2-メチル-2-プロポキシド、3-（sec-ブトキシ）-2-メチル-2-プロポキシド、3-（tert-ブトキシ）-2-メチル-2-プロポキシド、3-ネオペントキシ-2-メチル-2-プロポキシド、5-メトキシ-1-メチル-2-ペントキシド、5-エトキシ-1-メチル-2-ペントキシド、5-（n-プロポキシ）-1-メチル-2-ペントキシド、5-イソプロポキシ-1-メチル-2-ペントキシド、5-（n-ブトキシ）-1-メチル-2-ペントキシド、5-（sec-ブトキシ）-1-メチル-2-ペントキシド、5-（tert-ブトキシ）-1-メチル-2-ペントキシド、5-ネオペントキシ-1-メチル-2-ペントキシド、5-メトキシ-2,4-ジメチル-1-ペントキシド、5-エトキシ-2,4-ジメチル-1-ペントキシド、5-（n-プロポキシ）-2,4-ジメチル-1-ペントキシド、5-イソプロポキシ-2,4-ジメチル-1-ペントキシド、5-（n-ブトキシ）-2,4-ジメチル-1-ペントキシド、5-（sec-ブトキシ）-2,4-ジメチル-1-ペントキシド、5-（tert-ブトキシ）-2,4-ジメチル-1-ペントキシド、および5-ネオペントキシ-2,4-ジメチル-1-ペントキシドがあげられる。
【００６８】
-OROR基の例としては、メトキシメトキシ、メトキシエトキシ、メトキシプロポキシ、メトキシイソプロポキシ、メトキシブトキシ、メトキシ（sec-ブトキシ）、メトキシ（neo-ペントキシ）、エトキシメトキシ、エトキシエトキシ、エトキシプロポキシ、エトキシイソプロポキシ、エトキシブトキシ、エトキシ（sec-ブトキシ）、エトキシ（neo-ペントキシ）、プロポキシメトキシ、プロポキシエトキシ、プロポキシプロポキシ、プロポキシイソプロポキシ、プロポキシブトキシ、プロポキシ（sec-ブトキシ）、プロポキシ（neo-ペントキシ）、イソプロポキシメトキシ、イソプロポキシエトキシ、イソプロポキシプロポキシ、イソプロポキシイソプロポキシ、イソプロポキシブトキシ、イソプロポキシ（sec-ブトキシ）、イソプロポキシ（neo-ペントキシ）、ブトキシメトキシ、ブトキシエトキシ、ブトキシプロポキシ、ブトキシイソプロポキシ、ブトキシブトキシ、ブトキシ（sec-ブトキシ）、ブトキシ（neo-ペントキシ）、（sec-ブトキシ）メトキシ、（sec-ブトキシ）エトキシ、（sec-ブトキシ）プロポキシ、（sec-ブトキシ）イソプロポキシ、（sec-ブトキシ）ブトキシ、（sec-ブトキシ）（sec-ブトキシ）、（sec-ブトキシ）（neo-ペントキシ）、（tert-ブトキシ）メトキシ、（tert-ブトキシ）エトキシ、（tert-ブトキシ）プロポキシ、（tert-ブトキシ）イソプロポキシ、（tert-ブトキシ）ブトキシ、（tert-ブトキシ）（sec-ブトキシ）、（tert-ブトキシ）（neo-ペントキシ）、（neo-ペントキシ）メトキシ、（neo-ペントキシ）エトキシ、（neo-ペントキシ）プロポキシ、（neo-ペントキシ）イソプロポキシ、（neo-ペントキシ）ブトキシ、（neo-ペントキシ）（sec-ブトキシ）、および（neo-ペントキシ）（neo-ペントキシ）、ならびにそれらの全ての位置異性体があげられる。
【００６９】
本明細書において用いられる場合、例えば、用語エトキシエトキシとエトキシエトキシドとは同義である。
【００７０】
一般に、本発明の分子前駆体化合物、インク、組成物、および材料の構造および特性は、デバイスの組織形態、構造、または製造方法に拘わらず、IGZO材料および薄膜トランジスタデバイスの作製における利点を提供する。
【００７１】
分子前駆体化合物のための単量体出発化合物
いくつかの実施形態において、分子前駆体化合物は、式In(OROR)3、Ga(OROR)3の単量体化合物および式Zn(OROR)2の単量体化合物を混合することによって合成し得、-OROR基は、上記に定義した通りである。
【００７２】
図1を参照すると、いくつかの実施形態において、亜鉛と第13族原子とを含有する酸化物材料は、まず、制御された化学量論比を有する本発明の分子前駆体化合物を調製し、単離することによって合成し得る。分子前駆体化合物は、単量体化合物Zn(Q)2を、単量体化合物In(Q)3、およびGa(Q)3と反応させることによって合成し得る。単離された分子前駆体化合物は、溶解し、基材上に印刷し得る、または堆積させ得るインクに配合し得る。
【００７３】
いくつかの実施形態において、Qは、-ORORである。
【００７４】
例えば、分子前駆体化合物は、堆積させ得、InbGacZnO3(b+c)/2+1で表される、所定の化学量論比を有する材料に変換し得る。
【００７５】
追加の態様において、分子前駆体化合物は、堆積させ得、In/Ga/Znで表される原子の比率が、所定の化学量論比を有する材料に変換し得る。例えば、Znが1の場合、InおよびGaは、それぞれ0.01〜9.99の範囲であり得、In+Gaの合計は、10である。いくつかの実施形態において、Znが1の場合、InおよびGaは、それぞれ0.05〜4.95の範囲であり得、In+Gaの合計は、5である。
【００７６】
いくつかの実施形態において、IGZO材料は、まず、本開示のZn(Q)2ならびに単量体化合物In(Q)3およびGa(Q)3から作製したインク組成物を調製することによって合成し得る。これらの実施形態において、分子前駆体化合物は、インク中に、in-situで形成され、単離する必要はない。本インク組成物において、第13族原子に対する亜鉛の比率は、所定の化学量論比であり得る。本インクは、層として基材上に印刷し得る、または堆積させ得る。堆積させた層は、上記のような、例えば、比率In/Ga/ZnまたはInbGacZnOxによって表される所定の化学量論比を有する材料に変換し得る。
【００７７】
いくつかの態様において、分子前駆体化合物は、式(RO)yMA(Q)3-yの適切な単量体化合物、および式Zn(Q)2または(RO)Zn(Q)の単量体化合物を混合することによって合成し得、MAは、InおよびGaから選択され、yは、1または2であり、Qは、上記に定義した通りである。
【００７８】
単量体化合物は、式MA(OROR)3を有し得、MAは、InおよびGaから選択され、-OROR基は、上記に定義した通りである。
【００７９】
いくつかの態様において、分子前駆体化合物は、式(RO)yMA(OROR)3-yの適切な単量体化合物、および式Zn(OROR)2またはZn(OR)(OROR)の単量体化合物を混合することによって合成し得、MAは、InおよびGaから選択され、yは、1または2であり、-OROR基は、上記に定義した通りである。
【００８０】
いくつかの実施形態において、IGZO分子前駆体化合物は、式In(OROR)3の単量体化合物、式Ga(OROR)3の単量体化合物、および式Zn(OROR)2の単量体化合物を混合することによって合成し得、-OROR基は、上記に定義した通りである。
【００８１】
上記組成物のために、分子前駆体化合物は、混合物から単離され得る。これらの実施形態において、混合物組成は、単離された分子前駆体化合物を作製するための方法を表す。
【００８２】
いくつかの実施形態において、上記混合物を直接使用して、または堆積させて、分子前駆体化合物を単離することなく、生産材料を作製し得る。これらの実施形態において、混合物組成は、制御された、所定の化学量論比を有する生産材料を直接作製するための方法を表す。
【００８３】
上記組成物のために、分子前駆体化合物は、混合物から単離され得る。これらの実施形態において、混合物組成は、単離された分子前駆体化合物を作製するための方法を表す。
【００８４】
いくつかの実施形態において、上記混合物を直接使用して、または堆積させて、分子前駆体化合物を単離することなく、生産材料を作製し得る。これらの実施形態において、混合物組成は、制御された、所定の化学量論比を有する生産材料を直接作製するための方法を表す。
【００８５】
制御された化学量論比を有する分子前駆体組成物
本発明の実施形態は、目的のIGZO材料について所定の化学量論比を提供する成分から作製された組成物を提供する。
【００８６】
いくつかの実施形態において、本発明は、目的のIGZO材料について所定の化学量論比を提供する分子前駆体化合物から作製されたインク組成物を提供する。
【００８７】
本開示のインク組成物は、分子前駆体化合物が溶解した溶液であり得る。
【００８８】
本開示のインク組成物は、1種または複数種の分子前駆体化合物が溶解した溶液であり得る。
【００８９】
本開示のインク組成物は、化合物が溶解した溶液、または1種または複数種の化合物が溶解した溶液であり得る。
【００９０】
目的のIGZO材料は、まず、固体形態または液体形態で単離され得る、または溶液に対して溶解もしくは可溶化し得る、分子前駆体化合物を作製することによって調製し得る。
【００９１】
ある実施形態において、本発明のプロセスは、トランジスタの基材上、またはトランジスタの構成材料層上に、インク組成物を堆積させることを含む。
【００９２】
いくつかの態様において、薄膜トランジスタは、まず、固体形態または液体形態で単離された分子前駆体化合物を作製し、1種または複数種の分子前駆体化合物を1種または複数種の溶媒に溶解して、インク組成物を形成することによって調製し得る。インクは、1種または複数種の分子前駆体化合物を含有し得、1種または複数種のインクは、所定の化学量論比を有するIGZO材料を合成するために使用し得る。
【００９３】
分子前駆体化合物は、印刷、堆積、またはコーティングのために使用される温度および条件において、液体形態で存在し得る。
【００９４】
ある実施形態において、インク組成物は、インクの第13族元素の原子に対する金属の比率が、制御された化学量論比になるように、1種または複数種の分子前駆体化合物を用いて形成し得る。制御された化学量論比を有するインク組成物は、同じ化学量論比を有する、目的のIGZO材料を作製するために使用し得る。
【００９５】
本発明の実施形態は、有利には、可溶性であり、IGZO材料を作製するための溶液系堆積法に使用し得る、分子前駆体化合物を提供する。
【００９６】
ある実施形態において、薄膜トランジスタは、単離された単量体化合物を準備すること、および単量体化合物を溶解してインク組成物を形成することによって調製し得、これにより、分子前駆体化合物が、インク中に形成される。インク中に形成された分子前駆体化合物は、薄膜材料を作製するために、インクから単離し得、または直接使用し得る。
【００９７】
さらなる態様において、本発明の分子前駆体化合物は、IGZO材料を作製するためのインクに使用し得る。インクは、In/Zn、Ga/Zn、In/Ga、およびIn/Ga/Znの比率のいずれかが制御された化学量論比となるように調製し得る。インクの制御された化学量論比は、インクに溶解した分子前駆体化合物の、制御された化学量論比によるものである。In、Ga、およびZnのいずれかの原子に関する化学量論比は、インクを調製するために使用する分子前駆体化合物によって、あらかじめ設定し得る。インクは、堆積させ得、堆積させた層は、所定の化学量論比を有するIGZO材料を形成するように変換し得る。
【００９８】
本発明の実施形態は、追加の分子前駆体化合物および／または単量体化合物を含むインク組成物を使用したIGZO材料を作製するための、組成物およびプロセスをさらに提供する。
【００９９】
目的のIGZO材料
さまざまな組成を有する数多くのIGZO材料が、本明細書中に開示されている。本開示の方法および実施形態は、種々の原子の化学量論比が制御された、多様な、目的のIGZO材料を提供し得る。
【０１００】
本明細書において用いられる場合、目的の材料としては、同じ所定の化学量論比を有する、本開示の化合物および組成物で作製し得る、所定の化学量論比を有する材料があげられる。
【０１０１】
目的の材料としては、InbGacZnOxなどのIGZO材料があげられ、bおよびcは、それぞれ0.01〜9.99であり、b+cの合計は、0.02〜10であり、xは、1.03〜16である。いくつかの実施形態において、bおよびcは、それぞれ0.05〜4.95であり、b+cの合計は、0.1〜5である。いくつかの実施形態において、bおよびcは、それぞれ独立して0.25〜3.75であり、b+cの合計は、0.5〜4である。
【０１０２】
目的の材料の例としては、InbGacZnO(1+3b/2+3c/2)があげられる。
【０１０３】
目的の材料の例としては、In0.06Ga0.01ZnO1.105、In0.2Ga0.05ZnO1.375、In0.2Ga0.1ZnO1.45、In0.3Ga0.1ZnO1.6、In0.4Ga0.1ZnO1.75があげられる。
【０１０４】
目的の材料の例としては、In0.7Ga0.3ZnO2.5、In0.8Ga0.2ZnO2.5、In1.0Ga0.5ZnO3.25、In1.1Ga0.4ZnO3.25、In1.4Ga0.6ZnO4、In1.5Ga0.5ZnO4、In1.1Ga0.9ZnO4、In1.2Ga0.8ZnO4、In1.5GaZnO4.75、In1.7Ga0.8ZnO4.75、In1.5GaZnO4.75、In1.8Ga0.7ZnO4.75、In2.0Ga0.5ZnO4.75、In2.2Ga0.3ZnO4.75、In2.0GaZnO5.5、In2.3Ga0.7ZnO5.5、In2.5GaZnO6.25、In2.8Ga0.7ZnO6.25、In2.5GaZnO6.25、In2.9Ga0.6ZnO6.25、In2.0Ga1.5ZnO6.25、In2.2Ga1.3ZnO6.25、In3GaZnO7、In3.2Ga0.8ZnO7、In2Ga2ZnO7、In2.3Ga1.7ZnO7、およびIn3GaZnO7があげられる。
【０１０５】
目的の材料の例としては、In4GaZnO8.5、In4.5Ga0.5ZnO8.5、In5GaZnO10、In5.5Ga0.5ZnO10、In6GaZnO11.5、In6.5Ga0.5ZnO11.5、In7GaZnO13、In7.5Ga0.5ZnO13、In8GaZnO14.5、およびIn8.5Ga0.5ZnO14.5があげられる。
【０１０６】
上記の例は、本発明を限定するものと理解すべきではない。
【０１０７】
薄膜トランジスタ（TFT/TTFT）デバイス
図2を参照すると、本発明の薄膜トランジスタは、基材10、ゲート電極20、ゲート絶縁層30、酸化物半導体層40、ソース電極50、ドレイン電極60、1つまたは複数の不活性層、および保護層を含み得る。
【０１０８】
導電性酸化物材料は、ゲート電極20、ソース電極50、またはドレイン電極60のための電極材料として有用である。
【０１０９】
いくつかの態様において、電極材料層の厚さは、約100〜約1000nmであり得る。
【０１１０】
ゲート絶縁層30を、ゲート電極20上に堆積させてもよい。ゲート絶縁層30の例としては、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化ゲルマニウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、およびそれらの混合物があげられる。
【０１１１】
いくつかの実施形態において、本発明の分子前駆体化合物およびインク組成物は、酸化物半導体層40として有用なIGZO材料を作製するために使用し得る。
【０１１２】
いくつかの態様において、酸化物半導体層40の厚さは、約10〜約200nmであり得る。
【０１１３】
基材10の例としては、金属、ガラス、およびプラスチックがあげられる。
【０１１４】
1つまたは複数の不活性層を、ソース電極、酸化物半導体層、およびドレイン電極を覆うために使用し得る。不活性層の例としては、二酸化ケイ素、二酸化ゲルマニウム、窒化ケイ素、および窒化ゲルマニウムがあげられる。
【０１１５】
インク組成物
本開示の実施形態は、インク組成物への驚くほど高い溶解性を有する、単離された分子前駆体化合物を提供する。したがって、本開示のインク組成物は、IGZO材料ならびにTFTおよびTTFTを含むデバイスを作製するための前駆体を堆積させるための、高スループットのプロセスを提供し得る。
【０１１６】
単離された分子前駆体化合物は、固体形態または液体形態であり得る。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、分子前駆体化合物は、粘稠液体または粘稠オイルであり得る。ある実施形態において、粘稠液体である分子前駆体化合物は、加熱した場合、化合物が蒸発する前に、材料に変換し得る。
【０１１８】
本発明の制御された化学量論比を有する分子前駆体化合物および組成物を溶解して、インクを作製し得る。ある態様において、本開示は、有機溶媒または有機溶媒混合物に驚くほど可溶性である前駆体化合物を提供する。
【０１１９】
本開示のインク組成物に対して可溶化した前駆体化合物は、所望のIGZO材料の化学量論比を有するように合成し得る。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、前駆体化合物は、前駆体化合物を、1種または複数種の有機溶媒と混合することによって、インク組成物に対して可溶化し得る。
【０１２１】
いくつかの実施形態において、インク組成物は、前駆体化合物を、溶媒または溶媒混合物に溶解することによって形成し得る。
【０１２２】
本開示のインク組成物中の成分濃度は、0.01%〜99%（v/v）、1%〜99%（v/v）、1%〜50%（v/v）、1%〜30%（v/v）、1%〜10%（v/v）、または1%〜5%（v/v）であり得る。
【０１２３】
本開示のインク組成物中の成分濃度は、0.01%〜99%（w/w）、1%〜99%（w/w）、1%〜50%（w/w）、1%〜30%（w/w）、1%〜10%（w/w）、または1%〜5%（w/w）であり得る。
【０１２４】
本開示のインク組成物中の成分濃度は、0.01%〜99%（at%）、1%〜99%（at%）、1%〜50%（at%）、1%〜30%（at%）、1%〜10%（at%）、または1%〜5%（at%）であり得る。
【０１２５】
本開示のインク中の分子前駆体化合物濃度は、約0.01%〜約50%（w/w）、約0.1%〜約40%、約0.1%〜約25%、約1%〜約15%、または約1%〜約5%であり得る。
【０１２６】
本開示のインク中の分子前駆体化合物濃度は、約1%〜約99%（w/w）、約50%〜約99%、または約50%〜約75%であり得る。
【０１２７】
いくつかの実施形態において、材料を作製するためのインクのために、まず、1種または複数種の単離された分子前駆体化合物を準備する必要がある。単離された分子前駆体化合物は、基材上に効率的に印刷し得る、または堆積させ得るインク組成物を調製するために使用し得る。
【０１２８】
本開示は、インク組成物を調製するための、可溶化し得る、さまざまな単離された分子前駆体化合物を提供する。
【０１２９】
単離された本発明の分子前駆体化合物は、基材上に印刷する、または堆積させるインク組成物を作製するための、予期せぬ有利な溶解性および特性を有し得る。
【０１３０】
単離された本発明の分子前駆体化合物を含む組成物により、有利には、材料を作製するために、亜鉛原子の化学量論比を制御することが可能になり得る。
【０１３１】
さらなる態様において、インクおよびインク組成物は、インク組成物中で、分子前駆体化合物を直接合成することによって作製し得る。
【０１３２】
いくつかの実施形態において、材料を作製するための分子前駆体化合物は、インク組成物中で、in-situで調製し得る。インク組成物は、基材上に効率的に印刷し得る、または堆積させ得る。
【０１３３】
インク形成プロセスの間にin-situで調製した、1種または複数種の分子前駆体化合物を含むインク組成物は、有利には、印刷、スプレー、コーティング、および他の方法において、効率的に問題を生じることなく使用される、安定なインクを提供し得る。
【０１３４】
インク形成プロセスの間にin-situで調製した、1種または複数種の分子前駆体化合物を含む、本発明のインク組成物により、有利には、基材上に印刷する、または堆積させるインク組成物中の、原子の化学量論比を制御することが可能になり得る。
【０１３５】
いくつかの変形形態において、インクは、分子前駆体の有機溶媒溶液である。溶媒としては、1種または複数種の有機液体または有機溶媒があげられ得る。溶媒は、有機溶媒または有機溶媒混合物であり得る。
【０１３６】
本発明の実施形態は、インクを調製するための、1種または複数種の溶媒への溶解性が向上した分子前駆体化合物を、さらに提供する。分子前駆体化合物の溶解性は、化合物に結合した、1種または複数種の有機配位種の性質、ならびに分子の大きさおよび分子量を変化させることによって選択し得る。
【０１３７】
本開示のインクのための溶媒の例としては、H(OROR)、およびHORがあげられ、-ORORおよび-ORは、上記の通りである。
【０１３８】
本開示のインクのための溶媒の例としては、アルコール、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、sec-ブタノール、チオール、ブタノール、ブタンジオール、グリセロール、アルコキシアルコール、グリコール、1-メトキシ-2-プロパノール、アセトン、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールラウレート、エチレングリコールエーテル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、1,2-ヘキサンジオール、エーテル、ジエチルエーテル、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ドデカン、ヘキサデカン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、シクロヘキサン、p-キシレン、m-キシレン、o-キシレン、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、シロキサン、シクロシロキサン、シリコーン油、ハロゲン化炭化水素類、ジブロモメタン、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタンクロロホルム、塩化メチレン、アセトニトリル、エステル、アセテート、酢酸エチル、酢酸ブチル、アクリレート、イソボルニルアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ケトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ブチルカルビトール、シクロペンタノン、ラクタム、N-メチルピロリドン、N-（2-ヒドロキシエチル）-ピロリドン、環状アセタール、環状ケタール、アルデヒド、アミン、ジアミン、アミド、ジメチルホルムアミド、乳酸メチル、油、天然油、テルペン、およびそれらの混合物があげられる。
【０１３９】
本開示のインクは、増粘剤または粘度調節剤などの成分をさらに含み得る。これらの各成分は、本開示のインクに、インク組成物に対して約0.001%〜約10%（v/v）、またはそれを超える量で使用し得る。
【０１４０】
本開示のインクの粘度は、約0.5センチポアズ（cP）〜約10,000cPであり得る。
【０１４１】
本開示のインクの粘度は、約0.5センチポアズ（cP）〜約1,000cPであり得る。
【０１４２】
本開示のインクの粘度は、約0.5センチポアズ（cP）〜約100cPであり得る。
【０１４３】
本開示のインクの粘度は、約0.5センチポアズ（cP）〜約10cPであり得る。
【０１４４】
本発明のインク組成物は、本明細書中に開示された任意のドーパント元素、または本技術分野で知られているドーパントを含有し得る。
【０１４５】
本開示のインク組成物は、本技術分野で知られている方法、および本明細書中に開示された方法によって作製し得る。
【０１４６】
IGZO材料のためのプロセス
さらなる態様において、薄膜トランジスタのためのIGZO材料を作製するためのプロセスは、分子前駆体化合物、またはインクもしくはその組成物を、IGZO材料に変換するステップを含み得る。
【０１４７】
本明細書において用いられる場合、変換とは、例えば加熱プロセスまたは熱プロセスなどのプロセスを指し、上記プロセスは、分子前駆体化合物を材料に変換し、上記分子前駆体化合物は、固体であっても液体であってもよく、または溶液、インク、もしくはインク組成物に溶解していてもよい。例えば、材料は、IGZO材料であり得る。
【０１４８】
ある実施形態において、1種または複数種の分子前駆体化合物は、インク組成物に対して可溶化し得、基材上に画像として堆積させ得る。分子前駆体化合物は、変換して、材料を形成し得る。薄膜トランジスタは、部分的に、薄膜材料から製造し得る。
【０１４９】
ある実施形態において、1種または複数種の分子前駆体化合物は、in-situで調製および可溶化し、インク組成物を形成し得る。インク組成物は、基材上に、分子膜画像として印刷し得、または堆積させ得、場合により、乾燥段階において乾燥し得る。膜中の分子前駆体化合物は、さらに変換して、材料を形成し得る。薄膜トランジスタは、部分的に、材料から製造し得る。
【０１５０】
ある実施形態において、1種または複数種の分子前駆体化合物は、液体形態で利用し得る。分子前駆体化合物は、変換して、材料を形成し得る。薄膜トランジスタは、部分的に、薄膜材料から製造し得る。
【０１５１】
パターン層または基材上の画像は、インクの多重層および／または画像からなり得る。いくつかの実施形態において、画像または層は、追加の画像または層を堆積させる、または印刷する前に、その間に、またはその後に、材料に変換し得る。
【０１５２】
分子前駆体化合物を材料に変換するステップは、熱処理によって実施し得る。いくつかの実施形態において、分子前駆体化合物は、熱、光、もしくは他のエネルギーを加えることによって、または、例えば、紫外線照射もしくはマイクロ波照射によって、変換し得る。
【０１５３】
分子前駆体化合物を材料に変換するステップは、熱処理によって実施し得る。
【０１５４】
分子前駆体化合物を材料に変換するステップは、約500℃未満、約400℃未満、約300℃未満、または約200℃未満の温度に加熱することによって実施し得る。
【０１５５】
分子前駆体化合物を材料に変換するステップは、約50℃〜約500℃、100℃〜約500℃、約150℃〜約300℃、約150℃〜約350℃、または約200℃〜約300℃を含む、種々の温度で実施し得る。
【０１５６】
いくつかの実施形態において、堆積したインク中の分子前駆体化合物を薄膜材料に変換するステップは、周囲空気、乾燥空気、または湿度が制御された空気中で行い得る。
【０１５７】
いくつかの実施形態において、堆積したインク中の分子前駆体化合物を薄膜材料に変換するステップは、不活性雰囲気中または真空下で行い得る。
【０１５８】
分子前駆体化合物を材料に変換するステップは、10秒〜60分、10秒〜30分、または30秒〜10分の範囲の時間にわたって実施し得る。
【０１５９】
ある実施形態において、堆積したインク中の分子前駆体化合物を薄膜材料に変換するステップは、湿潤分子膜または乾燥分子膜を、周囲空気、乾燥空気、または湿度が制御された空気に暴露した後、不活性雰囲気中で行い得る。
【０１６０】
ある態様において、堆積したインク中の分子前駆体化合物を薄膜材料に変換するステップは、還元条件下で、または還元雰囲気に暴露して行い得る。還元雰囲気の例としては、1%H2/99%N2、および5%H2/95%N2があげられる。
【０１６１】
ある態様において、堆積したインク中の分子前駆体化合物を薄膜材料に変換するステップは、酸化条件下で、または酸化雰囲気に暴露して行い得る。酸化雰囲気の例としては、1%O2/99%N2、10%O2/90%N2、および空気があげられる。
【０１６２】
基材上に印刷した、または堆積したインク中の分子前駆体化合物は、基材に、または基材上に堆積した膜にエネルギーを加えることによって、材料に変換し得る。
【０１６３】
堆積させた層中の分子前駆体化合物は、異なる層を堆積させる前に、その間に、またはその後に、材料に変換し得る。
【０１６４】
さらなる態様において、薄膜トランジスタは、部分的に、本開示のIGZO材料の固体層を堆積させることによって製造し得る。
【０１６５】
層は、印刷、スプレー、コーティング、または溶液もしくはインクが関係する他の方法によって作製し得る。本発明の態様は、出口、スロット、ダイ、または印刷ヘッドを通した、溶液またはインクの連続した移送を実現するための、化合物および組成物を提供し得る。例えば、インクジェット印刷は、高スループットで実施し得る。印刷方法は、インクの可溶性成分である本発明の分子前駆体化合物を使用することによって改善し得る。
【０１６６】
一般に、本発明は、粒状物を含まず、材料を作製するための効率的な印刷、スプレー、またはコーティングに適した安定なインク形態を提供し得る。
【０１６７】
本明細書において用いられる場合、成分は、化合物、元素、材料、または組成物であり得る。
【０１６８】
分子前駆体を印刷する、および堆積させるためのプロセス
本発明の分子前駆体は、層を基材上に印刷する、または堆積させることによって、材料を作製するために使用し得る。堆積させた層は、膜または薄膜であり得る。
【０１６９】
本明細書において用いられる場合、用語「堆積させる（deposit）」、「堆積させること（depositing）」、および「堆積（deposition）」は、スプレー、コーティング、および印刷を含む、化合物または組成物を表面または基材上に配置するためのあらゆる方法を指す。
【０１７０】
本発明の分子前駆体、および分子前駆体から作製されたインクおよび組成物は、本技術分野で知られている方法、および本明細書中に開示された方法を使用して、基材上に堆積させ得る。
【０１７１】
分子前駆体を、表面または基材上に堆積させるための方法の例としては、あらゆる形態の印刷、スプレー、およびコーティングがあげられる。
【０１７２】
本開示のインクを使用した印刷方法の例としては、印刷、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、グラビア印刷、リバースグラビア印刷、リバースオフセットグラビア印刷、スタンプ印刷、転写印刷、パッド印刷、スプレーパターン印刷、フレキソ印刷、密着印刷、リバース印刷、熱印刷、リソグラフィー法、電子写真印刷、スクリーン印刷、およびそれらの組み合わせがあげられる。
【０１７３】
分子前駆体を表面または基材上に堆積させる方法の例としては、スプレー、スプレーコーティング、スプレー堆積、およびスプレー熱分解があげられる。
【０１７４】
分子前駆体を表面または基材上に堆積させる方法の例としては、コーティング、浸漬コーティング、湿潤コーティング、スピンコーティング、ナイフコーティング、ローラーコーティング、ロッドコーティング、スロットダイコーティング、マイヤーバーコーティング、リップダイレクトコーティング、キャピラリーコーティング、液相堆積法、溶液堆積法、レイヤー・バイ・レイヤー堆積法、回転キャスト法、および溶液キャスト法があげられる。
【０１７５】
本発明の分子前駆体インクを印刷する方法の例としては、ダイレクトパターン印刷があげられる。
【０１７６】
本発明の分子前駆体インクを印刷する、または堆積させる方法の例としては、エリア印刷した後にエッチングする方法があげられる。
【０１７７】
いくつかの実施形態において、エッチングは、化学的方法またはドライエッチングによって行い得る。
【０１７８】
ある実施形態において、エッチングは、本発明の分子前駆体化合物が有利な溶解性を有するため、堆積させた分子前駆体インクまたは膜の溶媒系洗浄または湿潤エッチングによって行い得る。エッチングは、溶媒湿潤パッド、溶媒湿潤マスク、または溶媒湿潤テンプレートによって行い得る。
【０１７９】
エッチングは、乾燥前もしくは乾燥後、または分子変換後のいずれかにおいて、インク堆積後に行い得る。エッチングは、その後の熱処理の後に行い得る。
【０１８０】
本発明の分子前駆体、および分子前駆体から作製されたインク組成物は、本技術分野で知られている方法、および本明細書中に開示された方法を使用して、基材上に堆積させ得る。
【０１８１】
いくつかの実施形態において、エッチングステップの必要性を回避するために、ダイレクトパターン印刷を使用し得る。本開示のインクを使用したダイレクトパターン印刷は、別個のエッチングステップを必要とすることなく、実施し得る。インクのパターンは、基材上に分子前駆体化合物のパターンを形成した膜を生じさせるための、種々の印刷方法を使用して、直接印刷し得る。得られたパターンを形成した膜中の分子前駆体化合物は、次に、変換して、厚さおよび組成が制御された、パターンを形成した薄膜IGZO材料を形成し得る。パターンを形成した薄膜材料は、TFT/TTFT製造および他の用途のために使用し得る。
【０１８２】
いくつかの実施形態において、印刷のためのプロセスは、ワンパスで実施し、10〜500nmの薄膜材料の厚さを提供し得る。
【０１８３】
いくつかの実施形態において、コーティングのためのプロセスは、ワンパスで実施し、10〜500nmの薄膜材料の厚さを提供し得る。
【０１８４】
いくつかの実施形態において、スプレーのためのプロセスは、1秒間実施し、10〜5000nmの薄膜材料の厚さを提供し得る。
【０１８５】
ある実施形態において、第1の分子前駆体を基材上に堆積させ、次いで第2の分子前駆体を基材上に堆積させ得る。ある実施形態において、いくつかの異なる分子前駆体を基材上に堆積させ、層を形成し得る。
【０１８６】
ある変形形態において、異なる分子前駆体を、スプレー、コーティング、印刷、または他の方法のいずれかによって、基材上に同時に、または順次的に堆積させ得る。異なる分子前駆体は、堆積させるステップの前に、堆積させるステップの間に、または堆積させるステップの後に、接触させ得る、または混合し得る。分子前駆体は、分子前駆体を基材表面に移送するステップの前に、その間に、またはその後に、接触させ得る。
【０１８７】
分子前駆体の、スプレー、コーティング、および印刷によるものを含む堆積は、周囲空気、乾燥空気、または湿度が制御された空気に暴露して、ならびに乾燥窒素および他の不活性ガス雰囲気中などの制御された雰囲気または不活性雰囲気中で、ならびに部分真空雰囲気中で行い得る。
【０１８８】
分子前駆体を印刷、堆積、スプレー、またはコートするプロセスは、約0℃〜約100℃、または約20℃〜約70℃を含む、種々の温度で行い得る。
【０１８９】
膜または画像を転換すること
材料を作製するプロセスは、分子前駆体化合物を材料に転換または変換するステップを含み得る。
【０１９０】
分子前駆体化合物を材料に変換するステップは、熱処理によって実施し得る。いくつかの実施形態において、分子前駆体化合物は、熱、光、もしくは他のエネルギーを加えることによって、または、例えば、紫外線照射もしくはマイクロ波照射によって、変換し得る。
【０１９１】
分子前駆体化合物を材料に変換するステップは、約500℃未満、約400℃未満、約300℃未満、または約200℃未満の温度に加熱することによって実施し得る。
【０１９２】
分子前駆体化合物を材料に変換するステップは、約50℃〜約500℃、100℃〜約500℃、約150℃〜約300℃、約150℃〜約350℃、または約200℃〜約300℃を含む、種々の温度で実施し得る。
【０１９３】
いくつかの実施形態において、堆積したインク中の分子前駆体化合物を薄膜材料に変換するステップは、周囲空気、乾燥空気、または湿度が制御された空気中で行い得る。
【０１９４】
いくつかの実施形態において、堆積したインク中の分子前駆体化合物を薄膜材料に変換するステップは、不活性雰囲気中で行い得る。
【０１９５】
ある実施形態において、堆積したインク中の分子前駆体化合物を薄膜材料に変換するステップは、湿潤分子膜または乾燥分子膜を、周囲空気、乾燥空気、または湿度が制御された空気に暴露した後、不活性雰囲気中で行い得る。
【０１９６】
ある態様において、堆積したインク中の分子前駆体化合物を薄膜材料に変換するステップは、還元条件下で、または還元雰囲気に暴露して行い得る。還元雰囲気の例としては、1%H2/99%N2、および5%H2/95%N2があげられる。
【０１９７】
ある態様において、堆積したインク中の分子前駆体化合物を薄膜材料に変換するステップは、酸化条件下で、または酸化雰囲気に暴露して行い得る。酸化雰囲気の例としては、1%O2/99%N2、10%O2/90%N2、および空気があげられる。
【０１９８】
分子前駆体化合物を材料に変換するステップは、10秒〜60分、10秒〜30分、または30秒〜10分の範囲の時間にわたって実施し得る。
【０１９９】
ある態様において、基材上への分子前駆体の堆積は、基材を加熱している間に行い得る。これらの変形形態において、材料は、基材上に直接堆積させ得る、または形成し得る。
【０２００】
いくつかの変形形態において、基材は、加熱するステップの後に、冷却し得る。ある実施形態において、基材は、分子前駆体またはそのインクを堆積させるステップの前に、その間に、またはその後に、冷却し得る。
【０２０１】
本開示の実施形態は、基材上に層または画像を堆積させることによって作製される物品をさらに意図し、層または画像は、1種または複数種の分子前駆体化合物を含む。物品は、膜の層、薄膜、または基材上に印刷した、堆積させた、スプレーした、もしくはコートした画像を有する基材であり得る。
【０２０２】
ある変形形態において、物品は、分子前駆体インクを用いて印刷された基材を含み得、インクは、基材上に画像パターンとして印刷される。
【０２０３】
堆積後処理
いくつかの実施形態において、生産材料は、材料の活性化のために、さらに堆積後処理され得る。材料は、約50℃〜約500℃、100℃〜約500℃、約150℃〜約300℃、約150℃〜約350℃、または約200℃〜約300℃の温度に加熱することによって、活性化され得る。
【０２０４】
材料の活性化のための堆積後処理は、層の材料への変換の直後に、またはデバイスの製造プロセスにおける任意のステップの後に行い得る。
【０２０５】
いくつかの実施形態において、生産材料は、結晶化度をさらに増大させるために、または非晶質材料を、結晶質または半結晶質材料に転換するために、さらに処理し得る。材料は、約50℃〜約500℃、100℃〜約500℃、約150℃〜約300℃、約150℃〜約350℃、または約200℃〜約300℃の温度に加熱することによって、さらに処理し得る。
【０２０６】
堆積後処理ステップは、5分〜200分、または10分〜100分の範囲の時間にわたって実施し得る。
【０２０７】
材料のさらなる処理は、層の材料への変換の後に、または薄膜トランジスタの製造プロセスにおける任意のステップの後に行い得る。
【０２０８】
堆積後処理は、周囲空気、乾燥空気、または湿度が制御された空気中で実施し得る。
【０２０９】
いくつかの実施形態において、堆積後処理は、不活性雰囲気中または真空下で実施し得る。
【０２１０】
いくつかの実施形態において、堆積後処理は、減圧下、または真空もしくは排気した容器中で実施し得る。
【０２１１】
ある実施形態において、堆積後処理は、湿潤分子膜または乾燥分子膜を、周囲空気、乾燥空気、または湿度が制御された空気に暴露した後、不活性雰囲気中で実施し得る。
【０２１２】
ある態様において、堆積後処理は、還元条件下で、または還元雰囲気に暴露して実施し得る。還元雰囲気の例としては、1%H2/99%N2、および5%H2/95%N2があげられる。
【０２１３】
ある態様において、堆積後処理は、酸化条件下で、または酸化雰囲気に暴露して実施し得る。酸化雰囲気の例としては、1%O2/99%N2、10%O2/90%N2、および空気があげられる。
【０２１４】
基材
本開示の分子前駆体を堆積させ得る、または印刷し得る基材の例としては、ガラス、セラミック、金属、ポリマー、プラスチック、およびそれらの組み合わせがあげられる。
【０２１５】
基材の例としては、ポリマー、プラスチック、導電性ポリマー、コポリマー、ポリマーブレンド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエステルフィルム、マイラー、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレンポリマー、シリコーン、エポキシ、およびそれらの組み合わせがあげられる。
【０２１６】
基材は、任意の厚さまたは形状であり得る。
【０２１７】
分子前駆体化合物の基の構造
Rアルキル基の例としては、メチル、エチル、n-プロピル、n-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、n-ノニル、n-デシル、n-ウンデシル、n-ドデシル、n-トリデシル、n-テトラデシル、n-ペンタデシル、n-ヘキサデシル、n-ヘプタデシル、およびn-オクタデシルがあげられる。
【０２１８】
Rアルキル基の例としては、イソプロピル、sec-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、イソペンチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、2,2-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、4-メチルペンチル、2-メチルヘキシル、3-メチルヘキシル、4-メチルヘキシル、5-メチルヘキシル、2,3-ジメチルブチル、2,3-ジメチルペンチル、2,4-ジメチルペンチル、2,2-ジメチルヘキシル、2,3-ジメチルヘキシル、2,4-ジメチルヘキシル、2,5-ジメチルヘキシル、2,2-ジメチルペンチル、3,3-ジメチルペンチル、3,3-ジメチルヘキシル、4,4-ジメチルヘキシル、2-エチルペンチル、3-エチルペンチル、2-エチルヘキシル、3-エチルヘキシル、4-エチルヘキシル、2-メチル-2-エチルペンチル、2-メチル-3-エチルペンチル、2-メチル-4-エチルペンチル、2-メチル-2-エチルヘキシル、2-メチル-3-エチルヘキシル、2-メチル-4-エチルヘキシル、2,2-ジエチルペンチル、3,3-ジエチルヘキシル、2,2-ジエチルヘキシル、および3,3-ジエチルヘキシル、ならびにそれらの全ての位置異性体があげられる。
【０２１９】
-OR基の例としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、1-メチルエトキシ（イソプロポキシ）、ブトキシ、1-メチルプロポキシ（sec-ブトキシ）、2-メチルプロポキシ（イソブトキシ）または1,1-ジメチルエトキシ（tert-ブトキシ）、ペントキシ、1-メチルブトキシ、2-メチルブトキシ、3-メチルブトキシ、1,1-ジメチルプロポキシ、1,2-ジメチルプロポキシ、2,2-ジメチルプロポキシ、1-エチルプロポキシ、ヘキソキシ、1-メチルペントキシ、2-メチルペントキシ、3-メチルペントキシ、4-メチルペントキシ、1,1-ジメチルブトキシ、1,2-ジメチルブトキシ、1,3-ジメチルブトキシ、2,2-ジメチルブトキシ、2,3-ジメチルブトキシ、3,3-ジメチルブトキシ、1-エチルブトキシ、2-エチルブトキシ、1,1,2-トリメチルプロポキシ、1,2,2-トリメチルプロポキシ、1-エチル-1-メチルプロポキシまたは1-エチル-2-メチルプロポキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、2-エチルヘキシルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、およびそれらの位置異性体があげられる。
【０２２０】
Rアリール基の例としては、フェニル、ナフチル、アントラセニル、およびフェナントレニルがあげられる。
【０２２１】
さらなる実施形態において、基Rは、独立して、（C1-22）アルキル基であり得る。これらの実施形態において、アルキル基は、（C1）アルキル（メチル）、（C2）アルキル（エチル）、（C3）アルキル（プロピル）、（C4）アルキル（ブチル）、（C5）アルキル、（C6）アルキル、（C7）アルキル、（C8）アルキル、（C9）アルキル、（C10）アルキル、（C11）アルキル、（C12）アルキル、（C13）アルキル、（C14）アルキル、（C15）アルキル、（C16）アルキル、（C17）アルキル、（C18）アルキル、（C19）アルキル、（C20）アルキル、（C21）アルキル、または（C22）アルキルであり得る。
【０２２２】
ある実施形態において、基Rは、独立して、（C1-12）アルキル基であり得る。これらの実施形態において、アルキル基は、（C1）アルキル（メチル）、（C2）アルキル（エチル）、（C3）アルキル、（C4）アルキル、（C5）アルキル、（C6）アルキル、（C7）アルキル、（C8）アルキル、（C9）アルキル、（C10）アルキル、（C11）アルキル、または（C12）アルキルであり得る。
【０２２３】
ある実施形態において、基Rは、独立して、（C1-6）アルキル基であり得る。これらの実施形態において、アルキル基は、（C1）アルキル（メチル）、（C2）アルキル（エチル）、（C3）アルキル、（C4）アルキル、（C5）アルキル、または（C6）アルキルであり得る。
【０２２４】
ドーパント
いくつかの実施形態において、本開示の分子前駆体化合物で作製されるインクは、ドーパント元素を含み得る。ドーパント源化合物は、分子前駆体化合物と共にインク組成物に溶解し得る。
【０２２５】
本開示の分子前駆体化合物または材料は、1つまたは複数のドーパント元素の原子を含有し得る。ドーパント元素としては、Mg、Y、Ti、Zr、Nb、Cr、Ru、Bi、Sb、La、および上記の任意のものの混合物があげられる。
【０２２６】
本開示の実施形態におけるドーパント元素の量は、最も多い金属原子に対して、約1×10−７原子パーセント〜約5原子パーセント、または約5原子パーセント超であり得る。いくつかの実施形態において、ドーパントは、約1×10１６cm−３〜約1×10２１cm−３の量で含まれ得る。ドーパントは、約1ppm〜約10,000ppmの量で含まれ得る。
【０２２７】
いくつかの実施形態において、ドーパントは、金属ハロアルコキシドまたは金属ハライドから供給され得る、F、Cl、およびBrを含むハライドを含み得る。ハライド源化合物の例としては、ClIn(OR)2、Cl2In(OR)、ClGa(OR)2、Cl2Ga(OR)、ClAl(OR)2、Cl2Al(OR)、ClB(OR)2、Cl2B(OR)、BrIn(OR)2、Br2In(OR)、BrGa(OR)2、Br2Ga(OR)、BrAl(OR)2、Br2Al(OR)、BrB(OR)2、およびBr2B(OR)があげられる。
【０２２８】
いくつかの実施形態において、ドーパントは、Mg、Y、Ti、Zr、Nb、Cr、Ru、Bi、Sb、La、および上記の任意のものの混合物の酸化物を含み得る。
【０２２９】
ドーパント種は、式M(OR)qを有するドーパント源化合物から供給され得、Mは、Mg、Y、Ti、Zr、Nb、Cr、Ru、Bi、Sb、Laから選択され、qは原子Mの酸化数と同じであり、(OR)はアルコキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、およびアルケニルオキシから選択される。
【０２３０】
ドーパント源化合物の例としては、Mg(OR)2、Ti(OR)4、Zr(OR)4、Nb(OR)3、Nb(OR)5、Cr(OR)3、Ru(OR)3、La(OR)3、および上記の任意のものの混合物があげられ、-OR基は、独立して、アルコキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、およびアルケニルオキシから選択される。
【０２３１】
上記のドーパント源化合物は、いずれも、本発明のインクまたはインク組成物に使用し得る。ドーパントは、本明細書中に記載された任意の堆積方法によって、薄膜中に導入され得る。
【０２３２】
化学的な定義
本明細書において用いられる場合、遷移金属という用語は、Commission on the Nomenclature of Inorganic Chemistryが推奨し、IUPAC Nomenclature of Inorganic Chemistry, Recommendations 2005に掲載されている元素周期表の、第3族から第12族の原子を指す。
【０２３３】
頭字語IGZOは、原子In、Ga、Zn、およびOを含む材料を指す。
【０２３４】
材料に関し、本明細書において用いられる場合、原子パーセント、原子%、またはat%という用語は、材料における全元素の原子の総数に対する、材料におけるある元素の原子数の比率を指す。例えば、In、Ga、Zn、およびOの原子を含有する材料において、「In at%」は、In原子の数を、In、Ga、Zn、およびO原子の数の合計で割った数の100倍を意味する。別の例において、「材料中の0.5 at%のX」は、材料中の原子の0.5原子パーセントに相当する量のX原子を指す。
【０２３５】
さらに、比率は、In、Ga、Zn、およびOの原子を含有する材料において、比率「In/Ga」が、他の原子とは無関係に、In原子の数をGa原子の数で割った数を意味するように、検討対象の原子について特定し得る。
【０２３６】
本明細書において用いられる場合、用語（X,Y）は、化合物または原子に関する場合、XもしくはYのいずれか、またはそれらの組み合わせが、式中に存在し得ることを示す。例えば、（In,Ga）は、InもしくはGaのいずれかの原子、またはそれらの任意の組み合わせが、存在し得ることを示す。
【０２３７】
用語「アルキル」は、本明細書において用いられる場合、飽和脂肪族基であるヒドロカルビル基を指し、1〜22個の炭素原子を含有する、分枝状または非分枝状、置換または非置換の脂肪族基であり得る。この定義は、他の基、例えば、シクロアルキル、アルコキシ、アルカノイル、アラルキル、および下記に定義する他の基のアルキル部分に当てはまる。用語「シクロアルキル」は、本明細書において用いられる場合、3〜12個の炭素原子を含有する、飽和、置換または非置換の環状アルキル環を指す。本明細書において用いられる場合、用語「C(1-5)アルキル」は、C(1)アルキル、C(2)アルキル、C(3)アルキル、C(4)アルキル、およびC(5)アルキルを包含する。同様に、用語「C(3-22)アルキル」は、C(1)アルキル、C(2)アルキル、C(3)アルキル、C(4)アルキル、C(5)アルキル、C(6)アルキル、C(7)アルキル、C(8)アルキル、C(9)アルキル、C(10)アルキル、C(11)アルキル、C(12)アルキル、C(13)アルキル、C(14)アルキル、C(15)アルキル、C(16)アルキル、C(17)アルキル、C(18)アルキル、C(19)アルキル、C(20)アルキル、C(21)アルキル、およびC(22)アルキルを包含する。
【０２３８】
本明細書において用いられる場合、アルキル基は、Me（メチル）、Et（エチル）、Pr（任意のプロピル基）、nPr（n-Pr、n-プロピル）、iPr（i-Pr、イソプロピル）、Bu（任意のブチル基）、nBu（n-Bu、n-ブチル）、iBu（i-Bu、イソブチル）、sBu（s-Bu、sec-ブチル）、およびtBu（t-Bu、tert-ブチル）などの用語で称され得る。
【０２３９】
用語「アルコキシ」は、本明細書において用いられる場合、酸素原子と共有結合した、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、またはアルキニル基を指す。用語「アルカノイル」は、本明細書において用いられる場合、-C（=O）-アルキルを指し、別称として、「アシル」とも呼ばれ得る。用語「アルカノイルオキシ」は、本明細書において用いられる場合、-O-C（=O）-アルキル基を指す。
【０２４０】
用語「アリール」は、本明細書において用いられる場合、各環が4〜12個の原子の、任意の安定な単環式、二環式、または多環式炭素環系を指し、少なくとも1つの環は芳香性である。アリールのいくつかの例としては、フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチル、インダニル、およびビフェニルがあげられる。アリール置換基が二環式であり、1つの環が非芳香性である場合、結合は芳香族環に対するものと理解される。アリールは、置換または非置換であり得る。
【０２４１】
用語「置換された」は、本明細書において用いられる場合、1つまたは複数の置換または置換基を有する原子を指し、上記置換または置換基は、同じであっても異なっていてもよく、水素置換基を含み得る。よって、用語アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルカノイル、アルカノイルオキシ、アルキルアミノ、アルキルアミノアルキル、アリール、ヘテロアリール、複素環、アロイル、およびアラルキルは、本明細書において用いられる場合、置換変形形態を含む基を指す。置換変形形態は、基の任意の炭素原子に結合した1つまたは複数の水素を置換する1つ以上の置換基を有する、直鎖状、分枝状、および環状の変形形態、ならびに直鎖状、分枝状、および環状の基を含む。
【０２４２】
「置換（substitution）」または「で置換された（substituted with）」は、置換原子および置換基の許容される原子価に応じた置換を指すことが理解されよう。本明細書において用いられる場合、用語「置換された（substituted）」は、全ての許容し得る置換基を包含する。
【０２４３】
本発明は、本明細書中に開示された化合物および組成物の、ありとあらゆる互変異性形態、溶媒和形態または非溶媒和形態、水和形態または非水和形態、ならびにあらゆる原子同位体形態を包含する。
【０２４４】
本発明は、本明細書中に開示された化合物および組成物の、ありとあらゆる結晶多形または他の結晶形態を包含する。
【０２４５】
追加の実施形態
本明細書で引用する全ての刊行物、参考文献、特許、特許刊行物、および特許出願は、全ての目的のために、それぞれ参照によって、その全体が具体的に本明細書に組み込まれる。
【０２４６】
本発明は、ある実施形態、態様、または変形形態に関連して記載され、多くの詳細が例示の目的で記述されているが、本発明が、追加の実施形態、態様、または変形形態を含み、本明細書に記載されたいくつかの詳細を、本発明を逸脱することなく、大幅に変化させ得ることは、当業者には明白である。本発明は、そのような追加の実施形態、態様、および変形形態、ならびにそれらの任意の変形および同等物を含む。特に、本発明は、種々の例示的な成分および例における特徴、用語、または要素の、あらゆる組み合わせを含む。
【０２４７】
発明の説明および特許請求の範囲の記載中において、用語「a」、「an」、「the」および類似の用語を使用する場合、単数と複数の両方を含むと理解すべきである。
【０２４８】
用語「含む（comprising）」、「有する（having）」、「含む（include）」、「含む（including）」、および「含有する（containing）」は、オープンエンドの用語、すなわち、例えば、「含む（including）が、これに限定されない」と解釈すべきである。よって、「含む（comprising）」、「有する（having）」、「含む（include）」、「含む（including）」、および「含有する（containing）」などの用語は、排他的ではなく、非排他的であると解釈すべきである。
【０２４９】
本明細書における値の範囲の列挙は、それぞれ、その範囲内のいくつかの値が明示的に記載されているか否かに拘わらず、あたかもそれらの値が個別に本明細書に記載されているかのように、その範囲に含まれる、個々の、およびあらゆる単独の値を指す。例えば、範囲「4〜12」は、当業者に理解されるであろうように、4以上12以下のあらゆる自然数、整数、分数、または有理数を含むが、これらに限定されない。本明細書で使用される特定の値は、例示と理解すべきであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【０２５０】
本明細書における原子数の範囲の列挙は、それぞれ、その範囲内のいくつかの値が明示的に記載されているか否かに拘わらず、あたかもそれらの値が個別に本明細書に記載されているかのように、その範囲に含まれる、個々の、およびあらゆる単独の値を指す。例えば、用語「C1-8」は、種C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、およびC8を含むが、これらに限定されない。
【０２５１】
本明細書に示される例、および本明細書で使用される例示的な言葉は、単に例示することを目的とし、本発明の範囲を限定することを意図しない。全ての例および例の一覧は、非限定的であると理解される。
【０２５２】
本発明に適した化合物、分子、または組成物の一覧など、例の一覧が示される場合、一覧の化合物、分子、または組成物の混合物もまた適切であり得ることは、当業者には明白である。
【実施例】
【０２５３】
全ての操作は、特に記載がない限り、シュレンク法を用いて不活性雰囲気下で、または不活性雰囲気のグローブボックス内で実施した。アルコールは、金属Naから蒸留し、活性化したモレキュラーシーブ4オングルとロームを共存させて貯蔵した。70%HNO3は、Aldrichから購入し、そのまま使用した。
【実施例１】
【０２５４】
IGZO分子前駆体化合物InGaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)8
[Zn(OCH2CH2OCH(CH3)2)2]n（1.02g、3.74mmol）、Ga[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（1.40g、3.70mmol）、およびIn[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（1.61g、3.78mmol）の磁気撹拌混合物のトルエン（40mL）溶液に、23℃（室温）で、HOCH2CH2OCH(CH3)2（7.0mL、61mmol）を、約5分間にわたってシリンジで加えた。反応混合物を、連続的に撹拌しながら60℃（油浴）で5時間加熱し、無色溶液を形成した。次いで、揮発性種を、23℃（室温）で減圧下で除去した。得られた残渣を、減圧下で、50℃で2時間加熱し、単離して無色固形物を得た（4.0g、収率99%）。
【０２５５】
1H：δ（400MHz,C6D6）：4.6-3.5（m,40H）,1.6-1.0（m,48H）。δ（400MHz,CDCl3）：4.18-3.78（ブロードm,16H）,3.72-3.38（ブロードm,24H）,1.22-1.02（ブロードm,48H）。
【０２５６】
元素分析：実測値、C、44.4、H、8.1、In、10.3%、Ga、6.2%、Zn、6.1%；理論値、C、45.0、H、8.3、In、10.8%、Ga、6.5%、Zn、6.1%。これらのデータから、本化合物について、以下の比率が確定された：実測値=0.97：0.96：1.0。理論値In/Ga/Zn=1.0：1.0：1.0。
【０２５７】
本分子前駆体化合物の、材料への変換に関するTGAは、転移が約210℃で開始し、中点が約243℃であり、終点が約280℃であることを示した。式InGaZnO4についての理論収率が29.2%であるのに対して、転移についてのセラミック収率は29.8%であった。このように、TGAによって、本分子前駆体が、IGZO層および材料を調製するために使用し得、トランジスタおよびデバイスを調製するための成分として使用し得ることが示された。
【実施例２】
【０２５８】
IGZO分子前駆体化合物Ga0.95In1.9Zn[OCHCH3CH2OC(CH3)3]8.55[OCH2CH2OCH(CH3)2]2
Zn[OCH2CH2OCH(CH3)2]2（0.163g、0.600mmol）、Ga[OCHCH3CH2OC(CH3)3]3（0.262g、0.565mmol）、In[OCHCH3CH2OC(CH3)3]3（0.575g、1.13mmol）、およびトルエン（50mL）の混合物を、撹拌しながら70℃で加熱した。加熱しながら2時間撹拌した後、反応混合物は、濁った懸濁液から無色透明な溶液に変化した。次いで、反応混合物を23℃（室温）に冷却し、ガラス繊維パッドを通してろ過した。揮発性成分を減圧下で除去し、得られた残渣を、減圧下で、60℃で1時間加熱して無色油状物を得、これをさらに乾燥して無色固形物を得た（0.74g、74%）。
【０２５９】
1H（400MHz,C6D6）：4.43-3.79（ブロードm,11.5H）,3.76-2.83（ブロードm,23.1H）,1.74-0.97（ブロードm,114.6H）。
【０２６０】
ICP元素分析：実測値  In/Ga/Zn=1.99：0.95：1.0。理論値  In/Ga/Zn=1.90：0.95：1.0。
【０２６１】
本分子前駆体化合物の、材料への変換に関するTGAは、転移が約170℃で開始し、中点が約211℃であり、終点が約250℃であることを示した。式In1.9Ga0.95ZnO5.275についての理論収率が29.6%であるのに対して、セラミック収率は29.6%であった。このように、TGAによって、本分子前駆体が、IGZO層および材料を調製するために使用し得、トランジスタおよびデバイスを調製するための成分として使用し得ることが示された。
【実施例３】
【０２６２】
IGZO分子前駆体化合物In2.0Ga0.97Zn(OCH2CH2OCH(CH3)2)10.91
Zn[OCH2CH2OCH(CH3)2]2（0.915g、3.4mmol）、Ga[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（1.260g、3.3mmol）、およびIn[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（2.885g、6.8mmol）の磁気撹拌混合物のトルエン（50mL）溶液に、23℃（室温）で、HOCH2CH2OCH(CH3)2（7.0mL、6.3g、61mmol）を、約5分間にわたってシリンジで加えた。次いで、反応混合物を、連続的に撹拌しながら50℃（油浴）で5時間加熱し、無色溶液を得た。次いで、揮発性種を、23℃（室温）で減圧下で除去した。得られた残渣を、減圧下で、50℃で2時間加熱し、単離して無色固形物を得た（5.0g、収率99%）。
【０２６３】
1H：δ（400MHz,C6D6）：4.6-3.5（m,55H）,1.6-1.0（m,66H）；δ（400MHz,CDCl3）：4.19-3.79（m,22H）, 3.70-3.40（m,33H）, 1.22-1.04（bs,66H）。
【０２６４】
ICP元素分析：実測値、In、49.4%、Ga、24.0%、Zn、26.7%；理論値、In、50.4%、Ga、24.4%、Zn、25.2%。これらのデータから、本化合物について、以下の比率が確定された：実測値=1.9：0.9：1.0。理論値  In/Ga/Zn=2.0：0.97：1.0。
【０２６５】
本分子前駆体化合物の、材料への変換に関するTGAは、転移が約220℃で開始し、中点が約240℃であり、終点が約260℃であることを示した。式In2Ga0.97ZnO5.46についての理論収率が30.2%であるのに対して、転移についてのセラミック収率は31.3%であった。このように、TGAによって、本分子前駆体が、IGZO層および材料を調製するために使用し得、トランジスタおよびデバイスを調製するための成分として使用し得ることが示された。
【実施例４】
【０２６６】
IGZO分子前駆体化合物ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8
[Zn(OCH2CH2OCH(CH3)2)2]n（1.36g、5.00mmol）、Ga[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（1.95g、5.14mmol）、およびIn[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（2.13g、5.02mmol）の磁気撹拌混合物のベンゼン（50mL）溶液に、23℃（室温）で、HOCH2CH2OCH(CH3)2（6.0mL、52mmol）を、約5分間にわたってシリンジで加えた。反応混合物を23℃（室温）で16時間撹拌し、無色溶液を形成した。次いで、揮発性種を、23℃（室温）で減圧下で除去した。得られた残渣を、減圧下で、60℃で2時間加熱し、単離してZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8を無色固形物として得た（4.8g、88%）。
【実施例５】
【０２６７】
IGZO分子前駆体化合物ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11
[Zn(OCH2CH2OCH(CH3)2)2]n（0.609g、2.24mmol）、Ga[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（0.836g、2.20mmol）、およびIn[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（1.865g、4.40mmol）の磁気撹拌混合物のベンゼン（50mL）溶液に、23℃（室温）で、HOCH2CH2OCH(CH3)2（6.0mL、52mmol）を、約5分間にわたってシリンジで加えた。反応混合物を23℃（室温）で12時間撹拌し、無色溶液を形成した。次いで、揮発性種を、23℃（室温）で減圧下で除去した。得られた残渣を、減圧下で、60℃で2時間加熱し、単離して{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}nを無色固形物として得た。
【実施例６】
【０２６８】
IGZO分子前駆体化合物In1.02Ga1.52Zn[OCH2CH2OCH(CH3)2]9.62
In[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（0.925g、2.180mmol）、Ga[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（1.238g、3.265mmol）、Zn[OCH2CH2OCH(CH3)2]2（0.583g、2.146mmol）、およびトルエン（40mL）の磁気撹拌混合物に、23℃（室温）で、HOCH2CH2OCH(CH3)2（8.0mL、7.2g、69mmol）を、1分間にわたって滴下して加えた。次いで、得られた無色溶液を、23℃で16時間撹拌した後、揮発性種を、23℃で減圧下で除去し、残渣を、減圧下で、80℃で2時間加熱し、生成物を淡黄色油状物として得た（2.40g、87%）。
【０２６９】
1H（CDCl3,400MHz）：4.41-4.29（m,1.09H）,4.15-3.20（m,49.1H）,1.34-0.89（m,57.72H）。
【０２７０】
ICP元素分析：実測値  In/Ga/Zn=1.03：1.51：1.0。理論値  In/Ga/Zn=1.02：1.52：1.0。
【実施例７】
【０２７１】
IGZO分子前駆体化合物ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11
[Zn(OCH2CH2OCH(CH3)2)2]n（0.602g、2.22mmol）、Ga[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（0.842g、2.22mmol）、およびIn[OCH2CH2OCH(CH3）2]3（1.893g、4.46mmol）の磁気撹拌混合物のベンゼン（50mL）溶液に、23℃（室温）で、HOCH2CH2OCH(CH3)2（15.0mL、130mmol）を、約5分間にわたってシリンジで加えた。反応混合物を23℃（室温）で2時間撹拌し、無色溶液を形成した。次いで、揮発性種を、23℃（室温）で減圧下で除去した。得られた残渣を、減圧下で、100℃で4時間加熱し、単離して{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}nを無色固形物として得た。
【実施例８】
【０２７２】
IGZO分子前駆体化合物InGaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)8
図3は、転移が約210℃で開始し、終点が約265℃である、InGaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)8の変換に関するTGA図を示す。式InGaZnO4についての理論収率が30%であるのに対して、転移についてのセラミック収率は30%であった。このように、TGA図によって、本分子前駆体が、IGZO層および材料を調製するために使用し得ることが示される。
【実施例９】
【０２７３】
IGZO分子前駆体化合物In2GaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)11
図4は、転移が約200℃で開始し、終点が約260℃である、In2GaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)11の変換に関するTGA図を示す。式In2GaZnO4についての理論収率が31%であるのに対して、転移についてのセラミック収率は31%であった。このように、TGA図によって、本前駆体が、IGZO層および材料を調製するために使用し得ることが示される。
【実施例１０】
【０２７４】
IGZO分子前駆体化合物In3.05Ga0.99Zn[OCH2CH2OCH(CH3)2]14.12
In[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（1.086g、2.560mmol）、Ga[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（0.314g、0.827mmol）、Zn[OCH2CH2OCH(CH3)2]2（0.228g、0.839mmol）、およびトルエン（40mL）の磁気撹拌混合物に、23℃（室温）で、HOCH2CH2OCH(CH3)2（2.0mL、1.8g、17mmol）を、1分間にわたって滴下して加えた。得られた混合物を、50℃で16時間撹拌し、無色溶液を形成した。ガラス繊維フィルターパッドを通して、23℃でろ過した後、揮発性種を、23℃で減圧下で除去し、残渣を、減圧下で、80℃で2時間加熱し、生成物を無色固形物として得た（1.40g、86%）。
【０２７５】
1H（CDCl3,400MHz）：4.21-3.80（ブロードm,24.2H）,3.79-3.69（ブロードm,6.1H）,3.68-3.45（m,36.3H）,2.60-2.47（m,2.1H）,1.36-0.99（ブロードm,84.7H）。
【０２７６】
ICP元素分析：実測値  In/Ga/Zn=2.98：1.07：1.00。理論値  In/Ga/Zn=3.05：0.99：1.00。
【０２７７】
本分子前駆体化合物の、材料への変換に関するTGAは、転移が約190℃で開始し、中点が約233℃であり、終点が約346℃であることを示した。式In3.05Ga0.99ZnO7.06についての理論収率が30.8%であるのに対して、転移についてのセラミック収率は32.3%であった。このように、TGAによって、本分子前駆体が、IGZO層および材料を調製するために使用し得、トランジスタおよびデバイスを調製するための成分として使用し得ることが示された。
【実施例１１】
【０２７８】
IGZO分子前駆体化合物In0.75Ga0.75Zn1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]6.44
In[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（1.192g、2.810mmol）、Ga[OCH2CH2OCH(CH3)2]3（1.059g、2.793mmol）、Zn[OCH2CH2OCH(CH3)2]2（1.015g、3.736mmol）、およびトルエン（40mL）の磁気撹拌混合物に、23℃（室温）で、HOCH2CH2OCH(CH3)2（8.0mL、7.2g、69mmol）を、1分間にわたって滴下して加えた。次いで、得られた無色溶液を、23℃で16時間撹拌した後、揮発性種を、23℃で減圧下で除去し、残渣を、減圧下で、80℃で2時間加熱し、生成物を無色固形物として得た（2.80g、86%）。
【０２７９】
1H（CDCl3,400MHz）：4.21-3.80（ブロードm,13H）,3.72-3.40（ブロードm,19.5H）,1.38-1.11（ブロードm,39H）。
【０２８０】
ICP元素分析：実測値  In/Ga/Zn=0.74：0.74：1.0。理論値  In/Ga/Zn=0.75：0.75：1。
【実施例１２】
【０２８１】
単量体化合物Zn[OCH2CH2OCH(CH3)2]2
200mL反応フラスコに入れた、ニートHOCH2CH2OCH(CH3)2（13.0mL、11.8g、113mmol）に、0℃（氷浴）で、ジエチル亜鉛（ヘキサン中1M、50.0mL、50.0mmol）を、カニューレ移送によりゆっくりと（約10分間にわたって）加えた。反応は発熱性で、ガスの発生が観察された。ZnEt2を加え、さらに約30分間撹拌し終えると、無色の沈殿物が観察された。次いで、反応混合物を23℃（室温）で18時間撹拌した。液体をデカントし、沈殿物を、動的真空下で、100℃で2時間加熱することにより、残存する揮発性種を除去したところ、11.50gの無色粉末が残った（収率85%）。
【０２８２】
元素分析：実測値、C、44.2、H、8.7、Zn、22.7%；理論値、C、44.2、H、7.4、Zn、24.1%。
【実施例１３】
【０２８３】
単量体化合物In[OCH2CH2OCH(CH3)2]3
1Lフラスコに入れた、In[N(SiMe3)2]3（9.34g、15.7mmol）の磁気撹拌トルエン（200mL）懸濁液に、23℃（室温）で、HOCH2CH2OCH(CH3)2（5.4mL、4.9g、47mmol）を、ニート液体として、約5分間にわたってシリンジで加えた。次いで、無色透明な反応混合物を、70℃で、油浴で18時間撹拌しながら加熱した後、揮発性種を、23℃（室温）で減圧下で除去したところ、無色固形物が残った。次いで、固体残渣を、減圧下で、50℃で2時間加熱した。固体{In[OCH2CH2OCH(CH3)2]3}nを単離し、不活性雰囲気下で貯蔵した（5.6g、収率85%）。
【０２８４】
1H：δ（C6D6,400MHz）4.4-3.4（m,12H）,1.33（m,9H）,0.95-0.90（m,9H）；δ（CDCl3,400MHz）4.04（ブロードs,6H）,3.58（ブロードs,9H）,1.11（ブロードs,18H）。
【０２８５】
元素分析：実測値、C、41.8、H、7.7、In、25.8%；理論値、C、42.5、H、7.1、In、27.1%。
【実施例１４】
【０２８６】
単量体化合物In(OCHCH3CH2OC(CH3)3)3
In[N(SiMe3)2]3（4.37g、7.33mmol）およびトルエン（50mL）の磁気撹拌混合物に、23℃（室温）で、HOCHCH3CH2OC(CH3)3（3.3mL、2.9g、21.8mmol）を、5分間にわたって滴下して加えた後、23℃で、さらに10分間撹拌した。次いで、反応混合物を60℃（油浴）で18時間撹拌した。次いで、反応混合物を23℃に冷却し、ガラス繊維パッドを通してろ過した。揮発性種を、ろ液から、23℃で減圧下で除去した後、残渣を、減圧下で、60℃で1時間加熱し、生成物を無色油状物として得た（3.10g、81%）。
【０２８７】
1H：δ（C6D6,400MHz）4.789-4.042（ブロードm,1H）,3.898-3.085（ブロードm,2H）,1.443-1.110（ブロードm,12H）。
【０２８８】
元素分析：実測値、In、41.0%；理論値、In、41.3%。
【実施例１５】
【０２８９】
単量体化合物Ga[OCH2CH2OCH(CH3)2]3
200mL反応フラスコに入れた、Ga(NMe2)3（4.96g、24.6mmol）の無色の磁気撹拌トルエン（30mL）溶液に、23℃（室温）で、HOCH2CH2OCH(CH3)2（16.7mL、15.1g、145mmol）を、シリンジでゆっくりと（約5分間にわたって）加えた。反応は発熱性で、ガスの発生が観察された。HOCH2CH2OCH(CH3)2を添加し終えて、反応混合物を60℃（油浴）で8時間加熱した後、23℃（室温）で18時間撹拌した。得られた無色溶液を、減圧下で、23℃（室温）で濃縮して乾燥させ、無色油状物を得た。次いで、真空下で、50℃で2時間加熱し、不活性雰囲気下で6日間貯蔵し、無色粉末を得た（14.0g、単離収率76%）。
【０２９０】
1H（C6D6,400MHz）δ 4.5-4.4（m,12H）,4.4-4.2（m,6H）,3.9-3.5（m,6H）,1.22（d 3JHH=6Hz,9H）,1.18（d 3JHH=5.6Hz,9H）。
【０２９１】
元素分析：実測値、C、48.9、H、8.7、Ga、18.8%；理論値、C、47.4、H、8.0、Ga、18.4%。
【実施例１６】
【０２９２】
単量体化合物Ga(OCHCH3CH2OC(CH3)3)3
Ga(NMe2)3（1.50g、7.43mmol）およびトルエン（50mL）の磁気撹拌混合物に、23℃（室温）で、HOCHCH3CH2OC(CH3)3（3.4mL、3.0g、22.5mmol）を、5分間にわたって滴下して加えた後、23℃で、さらに10分間撹拌した。次いで、反応混合物を60℃（油浴）で18時間撹拌した。次いで、反応混合物を23℃に冷却し、ガラス繊維パッドを通してろ過した。揮発性種を、ろ液から、23℃で減圧下で除去した後、残渣を、減圧下で、60℃で1時間加熱し、生成物を無色油状物として得た（2.80g、84%）。
【０２９３】
1H（C6D6,400MHz）δ 4.40（ブロードs,1H）,3.54（ブロードs,1H）,3.30（ブロードs,1H）,1.52（ブロードs,3H）,1.24（ブロードs,9H）。
【０２９４】
ICP元素分析：実測値、Ga、23.0%；理論値、Ga、25.1%。
【実施例１７】
【０２９５】
目的とする組成のIGZO薄膜の調製
異なる濃度の分子前駆体InGaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)8から作製されたインクを調製した。それぞれ、基材上にスピンコートし、分子前駆体膜にした。次いで、基材を、空気中で、300℃で5分間加熱し、IGZO薄膜を形成した。
【０２９６】
対応するインクに関する、変換した膜の組成を表1に示す。
【０２９７】
【表１】
2017514885.tif 000005
【０２９８】
これらの結果は、分子前駆体InGaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)8が、制御された化学量論比および制御された膜厚を有する薄膜IGZO材料を作製するために使用し得ることを示す。
【実施例１８】
【０２９９】
目的とする組成のIGZO薄膜の調製
異なる濃度の分子前駆体In2GaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)11から作製されたインクを調製した。それぞれ、基材上にスピンコートし、分子前駆体膜にした。次いで、基材を、空気中で、300℃で5分間加熱し、IGZO薄膜を形成した。
【０３００】
対応するインクに関する、変換した膜の組成を表2に示す。
【０３０１】
【表２】
2017514885.tif 000006
【０３０２】
これらの結果は、分子前駆体In2GaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)11が、制御された化学量論比および制御された膜厚を有する薄膜IGZO材料を作製するために使用し得ることを示す。
【実施例１９】
【０３０３】
IGZO分子前駆体化合物インク調合物
（a）1.7%  IGZOインク：式In1.0Ga1.0ZnO4.0（In/Ga/Zn=1：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（3.367g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（2.18mL、1.97g）との混合物中に、{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}n（0.098g、0.091mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、1.7wt%{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}nから構成されていた。
【０３０４】
（b）3.6%  IGZOインク：式In1.0Ga1.0ZnO4.0（In/Ga/Zn=1：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（1.736g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（1.03mL、0.931g）との混合物中に、{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}n（0.101g、0.936mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、3.6wt%{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}nから構成されていた。
【０３０５】
（c）7.1%  IGZOインク：式In1.0Ga1.0ZnO4.0（In/Ga/Zn=1：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（1.163g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（0.692mL、0.625g）との混合物中に、{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}n（0.136g、0.126mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、7.1wt%{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}nから構成されていた。
【０３０６】
（d）9.2%  IGZOインク：式In1.0Ga1.0ZnO4.0（In/Ga/Zn=1：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（1.017g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（0.61mL、0.55g）との混合物中に、{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}n（0.159g、0.148mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、9.2wt%{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}nから構成されていた。
【０３０７】
（e）3.0%  IGZOインク：式In1.0Ga1.0ZnO4.0（In/Ga/Zn=1：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（7.656g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（4.56mL、4.12g）との混合物中に、{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}n（0.366g、0.341mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、3.0wt%{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}nから構成されていた。
【０３０８】
（f）5.9%  IGZOインク：式In1.0Ga1.0ZnO4.0（In/Ga/Zn=1：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（6.595g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（3.55mL、3.21g）との混合物中に、{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}n（0.609g、0.566mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、5.9wt%{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}nから構成されていた。
【０３０９】
（g）1.3%  IGZOインク：式In2.0Ga1.0ZnO5.5（In/Ga/Zn=2：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（2.867g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（0.66mL、0.60g）との混合物中に、{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}n（0.044g、0.023mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、1.3wt%{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}nから構成されていた。
【０３１０】
（h）2.2%  IGZOインク：式In2.0Ga1.0ZnO5.5（In/Ga/Zn=2：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（3.021g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（0.30mL、0.27g）との混合物中に、{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}n（0.075g、0.0502mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、2.2wt%{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}nから構成されていた。
【０３１１】
（i）4.0%  IGZOインク：式In2.0Ga1.0ZnO5.5（In/Ga/Zn=2：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（6.888g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（4.08mL、3.69g）との混合物中に、{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}n（0.436g、0.29mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、4.0wt%{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}nから構成されていた。
【０３１２】
（j）5.2%  IGZOインク：式In2.0Ga1.0ZnO5.5（In/Ga/Zn=2：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（1.799g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（0.70mL、0.63g）との混合物中に、{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}n（0.133g、0.088mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、5.2wt%{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}nから構成されていた。
【０３１３】
（k）10.5%  IGZOインク：式In2.0Ga1.0ZnO5.5（In/Ga/Zn=2：1：1）を有するIGZO膜の形成に適したインクを、p-キシレン（0.698g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（0.70mL、0.63g）との混合物中に、{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}n（0.157g、0.105mmol）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、10.5wt%{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}nから構成されていた。
【実施例２０】
【０３１４】
1：1：1  In/Ga/Zn分子前駆体化合物インク調合物で作製した薄膜IGZO材料
ホウケイ酸ガラス基材（50×50×0.6mm3）を、0.2μmシリンジフィルターを通してろ過したZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8からなるインク1.0mLで完全に覆った。次いで、基材を、1158rpmで41秒間回転させた。得られた{ZnIn1.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]8}n膜を、空気中で、300℃（ホットプレート）で10分間加熱して、厚さが約33nm（プロフィメトリー）の、目的のIn1.0Ga1.0ZnO4材料膜を得た。得られた膜の一部を70%HNO3に溶解した後、脱イオン水で希釈し、ICPを使用して分析したところ、膜のIn/Ga/Znの比率は0.9：0.9：1.0であった。
【０３１５】
追加のインクを、同様の方法でスピンコートして、平均厚さが、それぞれ76nm、117nm、161nm、59nm、96nm、および78nmであるIGZO In1.0Ga1.0ZnO4.0薄膜を得た。
【０３１６】
図5に示すように、インクを１回堆積させた場合の膜厚は、インク中の分子前駆体InGaZn(OCH2CH2OCH(CH3)2)8の濃度に比例し、上記濃度によって制御された。
【実施例２１】
【０３１７】
2：1：1  分子前駆体化合物インク調合物で作製した薄膜IGZO材料
ホウケイ酸ガラス基材（50×50×0.6mm3）を、0.2μmシリンジフィルターを通してろ過したZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11からなるインク1.0mLで完全に覆った。次いで、基材を、1158rpmで41秒間回転させた。得られた{ZnIn2.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]11}n膜を、空気中で、300℃（ホットプレート）で10分間加熱して、平均厚さが（プロフィメトリーを使用して）17nmの、目的のIn2.0Ga1.0ZnO5.5材料膜を得た。
【０３１８】
追加のインクを、同様の方法でスピンコートして、平均厚さが、それぞれ30nm、40nm、74nm、および129nmであるIn2.0Ga1.0ZnO5.5膜を得た。
【０３１９】
図6に示すように、インクを１回堆積させた場合の膜厚は、インク中の分子前駆体化合物In2.0Ga1.0Zn(OCH2CH2OCH(CH3)2)11の濃度に比例し、上記濃度によって制御された。
【実施例２２】
【０３２０】
分子前駆体化合物インクで作製したIGZO薄膜材料
（a）目的の材料In3.0Ga1.0ZnO7：目的の式In3.0Ga1.0ZnO7を有するIGZO膜の形成に適したインクを、オクタン（1.75g）とHOCH2CH2OCH(CH3)2（0.94mL、0.85g）との混合物中に、{ZnIn3.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]14}n（0.159g）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、5.8wt%{ZnIn3.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]14}nから構成されていた。
【０３２１】
不活性雰囲気のグローブボックス内で、ホウケイ酸ガラス基材（50×50×0.6mm3）を、0.2μmシリンジフィルターを通してろ過した上記インク1.0mLで完全に覆った。
次いで、基材を、1158rpmで40秒間回転させた。次いで、得られた{ZnIn3.0Ga1.0[OCH2CH2OCH(CH3)2]14}n膜を、空気中で、300℃（ホットプレート）で20分間加熱して、厚さが約44nm（プロフィメトリー）の、目的のIn3.0Ga1.0ZnO7材料膜を得た。
【０３２２】
得られた膜の一部を70%HNO3に溶解した後、脱イオン水で希釈し、ICPを使用して分析したところ、膜のIn/Ga/Znの比率は2.90：1.0：1.0であった。
【０３２３】
（b）目的の材料In1.9Ga0.95ZnO5.3：目的の式In1.9Ga0.95ZnO5.3を有するIGZO膜の形成に適したインクを、オクタン（1.39g）中に、{ZnIn1.9Ga0.95[OCH2CH2OCH(CH3)2]2[OCHCH3CH2OC(CH3)3]8.6}n（0.131g）を溶解することにより調製した。得られた無色溶液は、8.2wt%{ZnIn1.9Ga0.95[OCH2CH2OCH(CH3)2]2[OCHCH3CH2OC(CH3)3]8.6}nから構成されていた。
【０３２４】
不活性雰囲気のグローブボックス内で、ホウケイ酸ガラス基材（50×50×0.6mm3）を、0.2μmシリンジフィルターを通してろ過した上記インク0.8mLで完全に覆った。次いで、基材を、1158rpmで40秒間回転させた。次いで、得られた{ZnIn1.9Ga0.95[OCH2CH2OCH(CH3)2]2[OCHCH3CH2OC(CH3)3]8.6}n膜を、空気中で、300℃（ホットプレート）で20分間加熱して、厚さが約28nm（プロフィメトリー）の、目的のIn1.9Ga0.95ZnO5.3材料膜を得た。
【０３２５】
得られた膜の一部を70%HNO3に溶解した後、脱イオン水で希釈し、ICPを使用して分析したところ、膜のIn/Ga/Znの比率は2.1：1.1：1.0であった。
【実施例２３】
【０３２６】
1：1：1  IGZO分子前駆体化合物で調製したTFTデバイスアレイ
In/Ga/Znの比率が1：1：1である分子前駆体化合物インクで、TFTアレイを調製した。完成したアレイ中のデバイスの構造を、図7に示す。
【０３２７】
TFTアレイ中にゲート電極を形成するのに適切な金属モリブデンのパターンを、50×50×0.6mm3のホウケイ酸ガラススライド上に堆積させた。Al2O3を堆積（約80nm）させた後、化学エッチングを行い、ゲート絶縁体アレイのパターンを形成した。ソースおよびドレイン電極のアレイを、インジウム亜鉛酸化物を（反応スパッタリングして）堆積させ、次いで化学エッチングすることにより、形成した。次いで、ゲート−絶縁体−ソース／ドレイン構造体を不活性雰囲気のグローブボックスに入れ、In/Ga/Znの化学量論比が1：1：1である分子前駆体化合物インクを、スピンコーティングにより堆積させた後、グローブボックスから周囲空気中に取り出した。IGZOパターン形成は行わなかった。次いで、分子前駆体膜を、空気中で、300℃で10分間加熱して、40nmのインジウム・ガリウム・亜鉛酸化物膜を形成した。完成したTFTデバイスアレイを、空気中で、400℃で2時間加熱することによって活性化した。
【０３２８】
電気的特性の測定を、プローブ・ステーションおよびAgilent 4156Bパラメータ・アナライザを使用して実施した。飽和移動度（μsat）が11.2cm2/Vs、しきい値電圧（Vth）が8.7V、サブスレッショルド係数（S）が0.86V/dec、およびon/off比が約105の100/10（幅／長さ）デバイスが得られた。
【実施例２４】
【０３２９】
2：1：1  IGZO分子前駆体化合物で調製したTFTデバイスアレイ
In/Ga/Znの比率が2：1：1である分子前駆体化合物インクで、TFTアレイを調製した。完成したアレイ中のデバイスの構造は、Al2O3誘電体の厚さが200nmであったことを除いて、図7に示す通りである。
【０３３０】
TFTアレイ中にゲート電極を形成するのに適切な金属モリブデンのパターンを、50×50×0.6mm3のホウケイ酸ガラススライド上に堆積させた。次いで、Al2O3を堆積（約200nm）させた後、化学エッチングを行い、ゲート絶縁体アレイのパターンを形成した。ソースおよびドレイン電極のアレイを、インジウム亜鉛酸化物を（反応スパッタリングして）堆積させ、次いで化学エッチングすることにより、形成した。次いで、ゲート−絶縁体−ソース／ドレイン構造体を不活性雰囲気のグローブボックスに入れ、In/Ga/Znの化学量論比が2：1：1である分子前駆体化合物インクを、スピンコーティングにより堆積させた後、グローブボックスから周囲空気中に取り出した。IGZOパターン形成は行わなかった。次いで、分子前駆体膜を、空気中で、300℃で10分間加熱して、40nmのインジウム・ガリウム・亜鉛酸化物膜を形成した。完成したTFTデバイスアレイを、空気中で、400℃で2時間加熱することによって活性化した。
【０３３１】
電気的特性の測定を、プローブ・ステーションおよびAgilent 4156Bパラメータ・アナライザを使用して実施した。飽和移動度（μsat）が17.0cm2/Vs、しきい値電圧（Vth）が1.5V、サブスレッショルド係数（S）が0.23V/dec、およびon/off比が約106の100/10（幅／長さ）デバイスが得られた。
【０３３２】
第２の100/10デバイスの特性を調べたところ、飽和移動度（μsat）が20.8cm2/Vs、しきい値電圧（Vth）が1.4V、サブスレッショルド係数（S）が0.23V/dec、およびon/off比が約106であった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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