【手続補正書】
【提出日】令和1年11月20日(2019.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(i)Cs+、
(ii)(H2N-C(H)=NH2)+、
(iii)1種以上の金属又は半金属のジカチオン[B]、及び
(iv)2種以上の異なるハロゲン化物アニオン[X]
を含む、結晶性化合物。
【請求項２】
2種以上の異なるハロゲン化物アニオン[X]が、I-、Br-及びCl-から選択され、好ましくはI-及びBr-である、請求項1に記載の結晶性化合物。
【請求項３】
1種以上の金属又は半金属のジカチオン[B]が、Pb2+、Sn2+、Ge2+及びCu2+から選択され、好ましくはPb2+である、請求項1又は請求項2に記載の結晶性化合物。
【請求項４】
式(I):
Csx(H2N-C(H)=NH2)(1-x)[B][X]3  (I)
[式中、
[B]は1種以上の金属又は半金属のジカチオンであり、
[X]は2種以上の異なるハロゲン化物アニオンであり、
xは0.01〜0.99である]
のペロブスカイト化合物である、請求項1から3のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
【請求項５】
式(II):
Csx(H2N-C(H)=NH2)(1-x)[B]X3yX'3(1-y)  (II)
[式中、
[B]は1種以上の金属又は半金属のジカチオンであり、
XはI-、Br-、Cl-及びF-から選択される第1のハロゲン化物アニオンであり、
X'は、第1のハロゲン化物アニオンとは異なる、I-、Br-、Cl-及びF-から選択される第2のハロゲン化物アニオンであり、
xは0.01〜0.99であり、
yは0.01〜0.99である]
のペロブスカイト化合物である、請求項1から4のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
【請求項６】
XがBr-であり、X'がI-である、請求項5に記載の結晶性化合物。
【請求項７】
xが0.05〜0.50である、好ましくは、xが0.10〜0.30である、より好ましくは、xが0.15〜0.20である、請求項4から6のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
【請求項８】
yが0.01〜0.70である、好ましくは、yが0.20〜0.60である、より好ましくは、yが0.30〜0.50である、請求項5から7のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
【請求項９】
式(III):
Csx(H2N-C(H)=NH2)(1-x)PbBr3yI3(1-y)  (III)
[式中、
xは0.15〜0.20であり、
yは0.30〜0.50である]
のペロブスカイト化合物である、請求項1から8のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
【請求項１０】
Cs0.175(H2N-C(H)=NH2)0.825Pb(Br0.4I0.6)3である、請求項1から9のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
【請求項１１】
1.5〜2.0eVのバンドギャップを有する、及び/又は結晶性化合物を含む粒子の形態である、請求項1から10のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
【請求項１２】
請求項1から11のいずれか一項に記載の結晶性化合物を含む半導電性材料であって、好ましくは光活性材料である、半導電性材料。
【請求項１３】
80重量%以上の結晶性化合物を含む、請求項12に記載の半導電性材料。
【請求項１４】
半導電性材料を含む半導体デバイスであって、半導電性材料が結晶性化合物を含み、結晶性化合物が、
(i)Cs+、
(ii)(H2N-C(H)=NH2)+、
(iii)1種以上の金属又は半金属のジカチオン[B]、及び
(iv)2種以上の異なるハロゲン化物アニオン[X]
を含む、半導体デバイス。
【請求項１５】
結晶性化合物が、請求項2から11のいずれか一項にさらに記載の通りである、請求項14に記載の半導体デバイス。
【請求項１６】
半導体デバイスが、オプトエレクトロニックデバイスである、好ましくは光起電力デバイス、光検出器又は発光デバイスである、より好ましくは光起電力デバイスである、及び/又は半導体デバイスが前記半導電性材料の層を含み、好ましくは前記半導電性材料の層が5nm〜10000nmの厚さを有する、請求項14又は請求項15に記載の半導体デバイス。
【請求項１７】
半導体デバイスが、
少なくとも1つのn型層を含むn型領域、
少なくとも1つのp型層を含むp型領域、及び
n型領域とp型領域との間に配置された、前記半導電性材料の層
を含み、及び/又は
半導体デバイスがタンデム光起電力デバイスであり、かつ第2の半導体材料の層をさらに含み、第2の半導体材料のバンドギャップが、結晶性化合物を含む半導体材料のバンドギャップより低く、好ましくは第2の半導体材料が、シリコン、ペロブスカイト、セレン化銅インジウム(CIS)、二セレン化銅インジウムガリウム(CIGS)、CdTe、PbS又はPbSeを含む、請求項14から16のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
【請求項１８】
請求項17に記載のタンデム光起電力デバイスである半導体デバイスであって、タンデム光起電力デバイスが、
(i)シリコンの層、
(ii)シリコンの層上に配置された、透明な導電性酸化物の層、
(iii)透明な導電性酸化物の層上に配置された、少なくとも1つのn型層を含むn型領域、  (iv)n型領域上に配置された、前記半導電性材料の層、
(v)前記半導電性材料の層上に配置された、少なくとも1つのp型層を含むp型領域、及び  (vi)p型領域上に配置された、電極材料の層
を含む、半導体デバイス。
【請求項１９】
透明な導電性酸化物の層、
透明な導電性酸化物の層上に配置された、n型金属酸化物の層、
n型金属酸化物の層上に配置された、前記結晶性化合物の層、及び
結晶性化合物の層上に配置された、電極材料の層
を含む、請求項14又は請求項15に記載の半導体デバイス。
【請求項２０】
結晶性化合物の層を生成する方法であって、結晶性化合物が、
(i)Cs+、
(ii)(H2N-C(H)=NH2)+、
(iii)1種以上の金属又は半金属のジカチオン[B]、並びに
(iv)第1のハロゲン化物アニオンX、及び
(v)第2のハロゲン化物アニオンX'
を含み、方法が、
(a)基板上に、
-  CsX及び/又はCsX'、
-  (H2N-C(H)=NH2)X及び/又は(H2N-C(H)=NH2)X'、
-  BX2及び/又はBX'2
を含む前駆体組成物を配置するステップを含む、方法。
【請求項２１】
基板上に前駆体組成物を配置するステップが、
(Ai)基板を、前記前駆体組成物を含む1種以上の蒸気に曝露するステップ、及び
(Aii)基板上に1種以上の蒸気を堆積させて、その上に結晶性化合物の層を生成するステップ、
又は
(Bi)基板上に前駆体組成物及び1種以上の溶媒を配置するステップ、及び
(Bii)1種以上の溶媒を除去して、基板上に結晶性化合物の層を生成するステップ
を含む、請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
結晶性化合物が、請求項1から11のいずれか一項にさらに記載の通りである、請求項20又は請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
前駆体組成物が、
-  CsI及び/又はCsBr、
-  (H2N-C(H)=NH2)I及び/又は(H2N-C(H)=NH2)Br、
-  PbI2、
-  PbBr2、並びに
-  極性の非プロトン性溶媒
を含む、請求項20から22のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
半導体デバイスを生成する方法であって、請求項20から23のいずれか一項に記載の結晶性化合物の層を生成する方法を含む、方法。
【請求項２５】
半導体デバイスが、請求項14から19のいずれか一項にさらに記載の通りである、請求項24に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
方法は、典型的には、さらに、1つ以上の第2の電極を第3の領域上に配置するステップを含む。1つ以上の第2の電極は、本発明による半導体デバイスについて上で規定した通りであってもよい。例えば、第2の電極は銀などの金属を含んでもよい。1つ以上の第2の電極は、場合によりシャドウマスクを通して、真空蒸着、例えば低圧(例えば10-5mbar以下)での蒸発によって、典型的には配置される。
いくつかの実施形態を以下に示す。
項１
(i)Cs+、
(ii)(H2N-C(H)=NH2)+、
(iii)1種以上の金属又は半金属のジカチオン[B]、及び
(iv)2種以上の異なるハロゲン化物アニオン[X]
を含む、結晶性化合物。
項２
2種以上の異なるハロゲン化物アニオン[X]が、I-、Br-及びCl-から選択される、項1に記載の結晶性化合物。
項３
2種以上の異なるハロゲン化物アニオン[X]が、I-及びBr-である、項1又は項2に記載の結晶性化合物。
項４
1種以上の金属又は半金属のジカチオン[B]が、Pb2+、Sn2+、Ge2+及びCu2+から選択される、項1から3のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項５
1種以上の金属又は半金属のジカチオン[B]が、Pb2+である、項1から4のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項６
式(I):
Csx(H2N-C(H)=NH2)(1-x)[B][X]3  (I)
[式中、
[B]は1種以上の金属又は半金属のジカチオンであり、
[X]は2種以上の異なるハロゲン化物アニオンであり、
xは0.01〜0.99である]
のペロブスカイト化合物である、項1から5のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項７
式(II):
Csx(H2N-C(H)=NH2)(1-x)[B]X3yX'3(1-y)  (II)
[式中、
[B]は1種以上の金属又は半金属のジカチオンであり、
XはI-、Br-、Cl-及びF-から選択される第1のハロゲン化物アニオンであり、
X'は、第1のハロゲン化物アニオンとは異なる、I-、Br-、Cl-及びF-から選択される第2のハロゲン化物アニオンであり、
xは0.01〜0.99であり、
yは0.01〜0.99である]
のペロブスカイト化合物である、項1から6のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項８
XがBr-であり、X'がI-である、項7に記載の結晶性化合物。
項９
xが0.05〜0.50である、好ましくは、xが0.10〜0.30である、項6から8のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項１０
xが0.15〜0.20である、項6から9のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項１１
yが0.01〜0.70である、好ましくは、yが0.20〜0.60である、項6から10のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項１２
yが0.30〜0.50である、項6から11のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項１３
式(III):
Csx(H2N-C(H)=NH2)(1-x)PbBr3yI3(1-y)  (III)
[式中、
xは0.15〜0.20であり、
yは0.30〜0.50である]
のペロブスカイト化合物である、項1から12のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項１４
Cs0.175(H2N-C(H)=NH2)0.825Pb(Br0.4I0.6)3である、項1から13のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項１５
1.5〜2.0eVのバンドギャップを有する、項1から14のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項１６
結晶性化合物を含む粒子の形態である、項1から15のいずれか一項に記載の結晶性化合物。
項１７
項1から16のいずれか一項に記載の結晶性化合物を含む半導電性材料であって、好ましくは光活性材料である、半導電性材料。
項１８
80重量%以上の結晶性化合物を含む、項17に記載の半導電性材料。
項１９
半導電性材料を含む半導体デバイスであって、半導電性材料が結晶性化合物を含み、結晶性化合物が、
(i)Cs+、
(ii)(H2N-C(H)=NH2)+、
(iii)1種以上の金属又は半金属のジカチオン[B]、及び
(iv)2種以上の異なるハロゲン化物アニオン[X]
を含む、半導体デバイス。
項２０
結晶性化合物が、項2から16のいずれか一項にさらに記載の通りである、項19に記載の半導体デバイス。
項２１
オプトエレクトロニックデバイスである、好ましくは光起電力デバイス、光検出器又は発光デバイスである、より好ましくは光起電力デバイスである、項19又は項20に記載の半導体デバイス。
項２２
半導体デバイスが前記半導電性材料の層を含み、好ましくは前記半導電性材料の層が5nm〜10000nmの厚さを有する、項19から21のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
項２３
少なくとも1つのn型層を含むn型領域、
少なくとも1つのp型層を含むp型領域、及び
n型領域とp型領域との間に配置された、前記半導電性材料の層
を含む、項19から22のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
項２４
半導体デバイスがタンデム光起電力デバイスであり、かつ第2の半導体材料の層をさらに含み、第2の半導体材料のバンドギャップが、結晶性化合物を含む半導体材料のバンドギャップより低く、好ましくは第2の半導体材料が、シリコン、ペロブスカイト、セレン化銅インジウム(CIS)、二セレン化銅インジウムガリウム(CIGS)、CdTe、PbS又はPbSeを含む、項19から23のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
項２５
項24に記載のタンデム光起電力デバイスである半導体デバイスであって、タンデム光起電力デバイスが、
(i)シリコンの層、
(ii)シリコンの層上に配置された、透明な導電性酸化物の層、
(iii)透明な導電性酸化物の層上に配置された、少なくとも1つのn型層を含むn型領域、  (iv)n型領域上に配置された、前記半導電性材料の層、
(v)前記半導電性材料の層上に配置された、少なくとも1つのp型層を含むp型領域、及び  (vi)p型領域上に配置された、電極材料の層
を含む、半導体デバイス。
項２６
透明な導電性酸化物の層、
透明な導電性酸化物の層上に配置された、n型金属酸化物の層、
n型金属酸化物の層上に配置された、前記結晶性化合物の層、及び
結晶性化合物の層上に配置された、電極材料の層
を含む、項19又は項20に記載の半導体デバイス。
項２７
結晶性化合物の層を生成する方法であって、結晶性化合物が、
(i)Cs+、
(ii)(H2N-C(H)=NH2)+、
(iii)1種以上の金属又は半金属のジカチオン[B]、並びに
(iv)第1のハロゲン化物アニオンX、及び
(v)第2のハロゲン化物アニオンX'
を含み、方法が、
(a)基板上に、
-  CsX及び/又はCsX'、
-  (H2N-C(H)=NH2)X及び/又は(H2N-C(H)=NH2)X'、
-  BX2及び/又はBX'2
を含む前駆体組成物を配置するステップを含む、方法。
項２８
基板上に前駆体組成物を配置するステップが、
(Ai)基板を、前記前駆体組成物を含む1種以上の蒸気に曝露するステップ、及び
(Aii)基板上に1種以上の蒸気を堆積させて、その上に結晶性化合物の層を生成するステップ、
又は
(Bi)基板上に前駆体組成物及び1種以上の溶媒を配置するステップ、及び
(Bii)1種以上の溶媒を除去して、基板上に結晶性化合物の層を生成するステップ
を含む、項27に記載の方法。
項２９
結晶性化合物が、項1から16のいずれか一項にさらに記載の通りである、項27又は項28に記載の方法。
項３０
前駆体組成物が、
-  CsI及び/又はCsBr、
-  (H2N-C(H)=NH2)I及び/又は(H2N-C(H)=NH2)Br、
-  PbI2、
-  PbBr2、並びに
-  極性の非プロトン性溶媒
を含む、項27から29のいずれか一項に記載の方法。
項３１
半導体デバイスを生成する方法であって、項27から30のいずれか一項に記載の結晶性化合物の層を生成する方法を含む、方法。
項３２  半導体デバイスが、項19から26のいずれか一項にさらに記載の通りである、項31に記載の方法。