Оксидный полупроводник р-типа, композиция для получения оксидного полупроводника р-типа, способ получения оксидного полупроводника р-типа, полупроводниковый компонент, отображающий элемент, устройство отображения изображений и система

Оксидный полупроводник р-типа, композиция для получения оксидного полупроводника р-типа, способ получения оксидного полупроводника р-типа, полупроводниковый компонент, отображающий элемент, устройство отображения изображений и система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к оксидному полупроводнику p-типа, композиции для получения оксидного полупроводника p-типа, способу получения оксидного полупроводника p-типа, полупроводниковому компоненту, отображающему элементу, устройству отображения изображений и системе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

После анонсирования тонкопленочного транзистора (TFT) на основе InGaZnO₄ (a-IGZO), который имеет более высокую подвижность носителей заряда, чем a-Si в аморфном состоянии, научные исследования для практического применения оксидных полупроводников были активно проведены по всему миру. Однако большинство этих оксидных полупроводников являются полупроводниками n-типа, использующими электроны в качестве носителя зарядов.

Если бы можно было использовать оксидный полупроводник p-типа, который является хорошей парой для оксидного полупроводника n-типа, можно было бы реализовать диод, оптический датчик, солнечный элемент, светоизлучающий диод (СИД) или биполярный транзистор путем формирования p-n перехода при сочетании оксидного полупроводника p-типа и оксидного полупроводника n-типа. Запрещенная зона оксидных полупроводников может быть расширена, и поэтому возможно сделать эти устройства прозрачными.

В органическом электролюминесцентном (EL) дисплее с активной матрицей в качестве основной цепи управления используется схема 2T1C, проиллюстрированная на Фиг. 7. В этом случае устанавливается так называемое соединение истокового повторителя, если управляющий транзистор 20 имеет n-тип. Таким образом, зависящее от времени изменение (особенно повышение напряжения) свойств органического электролюминесцентного устройства заставляет рабочую точку управляющего транзистора перемещаться в другую рабочую точку при другом напряжении затвора, что сокращает половину срока службы дисплея. Эта проблема не возникает, если использовать в управляющем транзисторе транзистор p-типа.

Кроме того, так как органическое электролюминесцентное устройство возбуждается электрическими токами, дисперсия значений тока приводит к неравномерностям отображения. Следовательно, в том случае, когда пороговое напряжение транзистора обладает дисперсией или изменяется с течением времени, необходимо компенсировать это, чтобы тем самым предотвратить отказ дисплея. Когда составлена схема для компенсирования этого, схема становится усложненной, если она составлена только из транзистора n-типа. Более простая структура схемы может быть достигнута при использовании и транзистора n-типа, и транзистора p-типа.

Из упомянутых выше причин проистекает потребность в высокоэффективном оксидном полупроводнике p-типа.

Активный слой оксидного TFT p-типа, практическая работа которого была подтверждена, ограничивается активным слоем, содержащим одновалентную медь (Cu), и активным слоем, содержащим двухвалентное олово (Sn).

Кристалл Cu₂O, который является оксидом одновалентной меди, имеет гантельную структуру O-Cu-O в качестве основной структуры и образует пик валентной зоны с гибридной орбиталью между 3d-орбиталью Cu и 2p-орбиталью кислорода. Дырки вводятся в валентную зону при нестехиометрическом избытке кислорода, чтобы тем самым реализовать дырочную проводимость (p-типа). Для кристалла типа делафоссита, представляемого CuMO₂ (M=Al, Ga, In), и кристалла типа SrCu₂O₂ было известно, что вышеупомянутая гантельная структура является также основным блоком, а Cu находится в одновалентном состоянии.

Чтобы вышеупомянутые Cu-содержащие оксиды проявляли электропроводность p-типа, необходимо, чтобы эти оксиды имели высокую степень кристалличности и единственную фазу оксида, содержащего Cu⁺. В действительности, однако, трудно конкретно управлять валентностью Cu и содержанием кислорода, и пленка имеет тенденцию становиться такой пленкой, в которой смешаны кристаллические фазы, содержащие Cu⁺ и Cu²⁺. Следовательно, в том случае, когда любой из этих оксидных материалов p-типа используется в активном слое полупроводникового компонента, трудно оптимизировать свойства, такие как концентрация носителей заряда и их подвижность.

Каждый из Непатентного документа 1 и Непатентного документа 2 раскрывает TFT, использующий кристалл Cu₂O в качестве активного слоя. Поскольку свойствами активного слоя невозможно управлять в достаточной степени, подвижность носителей заряда в TFT и его отношения уровней во включенном и выключенном состояниях не достигают уровня, подходящего для практического применения. Кроме того, Патентный документ 1 раскрывает TFT, использующий материал p-типа кристалла делафоссита, содержащего одновалентные Cu или Ag в активном слое. Однако, такая информация, как свойства материала активного слоя, способ его формирования и свойства транзистора, не раскрыты в достаточной степени.

Было известно, что проводимость р-типа достигается с помощью оксида олова, когда Sn находится в двухвалентном состоянии, то есть SnO. Однако оксид олова имеет тенденцию быть SnO₂ n-типа, поскольку Sn более устойчив в состоянии Sn⁴⁺, где потеряны два электрона 5p и два электрона 5s, чем в состоянии Sn²⁺, где потеряны два электрона 5p в самой внешней оболочке. Следовательно, когда оксид олова используется для активного слоя p-типа, проблемой является реализовать состояние Sn²⁺ и устойчиво поддерживать это состояние.

Патентный документ 2 раскрывает TFT p-типа, использующий SnO в качестве активного слоя. Вследствие вышеупомянутой проблемы его свойства и стабильность работы не достигли уровня, подходящего для практического применения.

В частности, в вышеупомянутых раскрытиях свойствами оксидного материала p-типа, который является активным слоем, управляют в недостаточной степени. В результате полупроводниковый компонент, обладающий желательными свойствами, не был реализован.

Патентный документ 3 раскрывает в качестве полупроводника p-типа оксид, содержащий по меньшей мере два элемента, выбираемые из группы, состоящей из Ag (ионная валентность: 1), Cu (ионная валентность: 1), Au (ионная валентность: 1), Tl (ионная валентность: 1), Pb (ионная валентность: 2), Bi (ионная валентность: 3), In (ионная валентность: 1), Sn (ионная валентность: 2), и Sb (ионная валентность: 3). Необходимо осуществить легирование дырками для того, чтобы реализовать проводимость р-типа, но нет никакого описания относительно легирования дырками оксида, содержащего Tl (ионная валентность: 1), и поэтому проводимость р-типа не была реализована.

Соответственно, в настоящее время существует потребность в оксидном полупроводнике p-типа, который имел бы такие свойства электропроводности, чтобы мог бы использоваться в качестве активного слоя полупроводникового компонента.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Патентный документ 1: Выложенная заявка на патент Японии (JP-A) № 2005-183984

Патентный документ 2: JP-A № 2010-212285

Патентный документ 3: JP-A № 10-284743

НЕПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Непатентный документ 1: E. Fortunato, 8 others, Thin-film transistors based on p-type Cu₂O thin films produced at room temperature, Applied Physics Letters, VOL. 96, 2010, pp. 192102

Непатентный документ 2: K. Matsuzaki, 5 others, Epitaxial growth of high mobility Cu₂O thin films and application to p-channel thin film transistor, Applied Physics Letters, VOL. 93, 2008, pp. 202107

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

Настоящее изобретение нацелено на решение различных вышеупомянутых проблем в данной области техники и на достижение следующей цели. В частности, задачей настоящего изобретения является предложить оксидный полупроводник p-типа, который имел бы свойства электропроводности, делающие его полезным в качестве активного слоя полупроводникового компонента.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Средствами для решения вышеупомянутых проблем являются следующие:

Оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению содержит:

оксид металла, содержащий таллий (Tl), где оксид металла был легирован дырками.

ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение может решить вышеупомянутые различные проблемы в данной области техники и может обеспечить оксидный полупроводник p-типа, который имеет свойства электропроводности, делающие его полезным в качестве активного слоя полупроводникового компонента.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример диода.

Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример полевого транзистора с верхним контактом/нижним затвором.

Фиг. 3 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример полевого транзистора с нижним контактом/нижним затвором.

Фиг. 4 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример полевого транзистора с верхним контактом/верхним затвором.

Фиг. 5 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример полевого транзистора с нижним контактом/верхним затвором.

Фиг. 6 представляет собой диаграмму для объяснения отображающего изображения элемента.

Фиг. 7 представляет собой диаграмму для иллюстрации одного примера отображающего элемента по настоящему изобретению.

Фиг. 8 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример позиционной взаимосвязи между органическим электролюминесцентным элементом и полевым транзистором в отображающем элементе.

Фиг. 9 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую другой пример позиционной взаимосвязи между органическим электролюминесцентным элементом и полевым транзистором в отображающем элементе.

Фиг. 10 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую один пример органического электролюминесцентного элемента.

Фиг. 11 представляет собой диаграмму для объяснения устройства управления дисплеем.

Фиг. 12 представляет собой диаграмму для объяснения жидкокристаллического дисплея.

Фиг. 13 представляет собой диаграмму для объяснения отображающего элемента по Фиг. 12.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(Оксидный полупроводник p-типа, композиция для получения оксидного полупроводника p-типа и способ получения оксидного полупроводника p-типа)

<Оксидный полупроводник p-типа>

Оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению содержит оксид металла, содержащий таллий (Tl), где оксид металла был легирован дырками.

Для демонстрации полезных свойств проводимости р-типа необходимо, чтобы дырки присутствовали в оксидном полупроводнике в достаточной концентрации и чтобы оксидный полупроводник имел зонную структуру, в которой дырки легко перемещаются. Концентрацией дырок оксидного полупроводника p-типа по настоящему изобретению управляют с помощью легирования дырками, и реализуется высокая подвижность носителей заряда, так как оксид содержит Tl. Концентрацией дырок предпочтительно управляют с помощью легирования дырками в диапазоне от 10¹⁰/см³ до 10²¹/см³, более предпочтительно от 10¹²/см³ до 10¹⁹/см³. Когда концентрация дырок находится внутри вышеупомянутого диапазона, могут быть реализованы свойства удельного сопротивления и удельной проводимости, полезные в качестве полупроводника.

Одним из способов для выполнения легирования оксида металла дырками является реализация нестехиометрического избытка кислорода (или недостатка катионов). С этой целью эффективно управлять условиями получения оксидного полупроводника p-типа. В том случае, когда оксидный полупроводник p-типа получают посредством вакуумного формирования пленки, дырки могут быть образованы путем, например, оптимизации состава сырья и атмосферы во время формирования пленки. В том случае, когда оксидный полупроводник p-типа получают посредством покрытия, дырки могут быть образованы путем, например, оптимизации состава сырья, а также температуры, продолжительности и атмосферы во время процесса отжига.

Трудно управлять концентрацией дырок в обычном кристаллическом оксиде p-типа, содержащем Cu⁺, поскольку Cu самопроизвольно окисляется и становится двухвалентным при попытке создать состояние избытка кислорода для увеличения концентрации дырок. С другой стороны, в оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению Tl не изменяется на двухвалентный, даже когда кислород добавляется в избытке в состоянии, содержащем Tl⁺ (в состоянии, в котором один электрон 6p потерян). Модификация валентности происходит только тогда, когда окисление прогрессирует до трехвалентного (состояния, в котором потеряны один электрон 6p и два электрона 6s). В частности, Tl⁺ с трудом вызывает модификацию валентности по сравнению с Cu⁺, и поэтому можно управлять концентрацией дырок в широких пределах.

Рассматривая использование в качестве активного слоя в полупроводниковом компоненте, требуемые свойства проводимости обычно различаются в зависимости от типа или свойств полупроводникового компонента. В оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению концентрацией дырок можно управлять в широких пределах. Следовательно, требуемые свойства проводимости могут быть легко реализованы, что приводит к улучшению эффективности полупроводникового компонента.

Другим способом легирования дырками является легирование с образованием дефектов замещения. Часть катионов в оксиде металла замещается катионами, имеющими меньшую ионную валентность, с образованием тем самым дырок в зависимости от разности в валентности. Однако в оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению Tl предпочтительно находится в валентном состоянии +1. В этом случае Tl⁺ не может быть замещен катионом, имеющим меньшую валентность. В том случае, когда легирование дырками выполняется с помощью легирования с образованием дефектов замещения, предпочтительным вариантом осуществления является то, что оксидный полупроводник p-типа содержит другой катион в дополнение к Tl, и легирование с образованием дефектов замещения выполняется на этом катионе.

Кроме того, легирование дырками может быть выполнено путем замещения части мест кислорода в оксиде металла анионами, имеющими меньшую ионную валентность (то есть ионную валентность -3 или меньше). Например, эффективным является замещение части мест кислорода азотом.

Чтобы достичь высокой подвижности носителей зарядов, необходимо, чтобы пик валентной зоны был делокализован. В частности, предпочтительно, чтобы пик валентной зоны состоял главным образом из 6s-орбитали Tl. Кроме валентного состояния +1, Tl может находиться в валентном состоянии +3, в котором потеряны один электрон 6p и два электрона 6s. Принимая во внимание улучшение свойств проводимости р-типа, весь Tl, присутствующий в оксидном полупроводнике p-типа, предпочтительно находится в валентном состоянии +1, а не в том состоянии, в котором смешаны валентное состояние +1 и валентное состояние +3.

В обычном оксиде p-типа, содержащем Sn²⁺, Sn имеет тенденцию переходить в более устойчивое состояние Sn⁴⁺, и поэтому его свойства проводимости р-типа являются неустойчивыми. С другой стороны, в оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению Tl устойчиво присутствует в одновалентном состоянии, и поэтому его свойства проводимости становятся более устойчивыми. Такие устойчивые свойства проводимости приводят к устойчивой работе полупроводникового компонента, использующего оксидный полупроводник p-типа в качестве активного слоя.

В обычном оксиде p-типа, содержащем Cu⁺, пик валентной зоны состоит из гибридной орбитали 3d-орбитали Cu и 2p-орбитали O, и поэтому анизотропия его электронной орбитали является сильной. С другой стороны, в оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению носители заряда проходят через зону, состоящую из изотропной 6s-орбитали Tl⁺, и поэтому свойства проводимости не зависят от кристалличности.

Оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению может быть аморфным. Альтернативно, часть оксидного полупроводника p-типа или весь оксидный полупроводник p-типа может быть кристаллическим. Как было описано ранее, пик валентной зоны состоит из изотропной 6s-орбитали Tl⁺, и поэтому свойства проводимости не зависят от кристалличности.

Оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению может содержать элемент, отличающийся от Tl и O. Например, оксидный полупроводник p-типа может быть композитным оксидом, содержащим один или более металлических элементов, отличающихся от Tl. В этом случае металлический элемент, отличающийся от Tl, предпочтительно является элементом, который устойчиво присутствует с определенной валентностью. Как было описано выше, весь Tl предпочтительно находится в валентном состоянии +1. Если металлический элемент, отличающийся от Tl, может создавать несколько валентных состояний, валентное состояние +1 и валентное состояние +3 Tl могут присутствовать вместе. Конкретные примеры элементов, которые могут создавать состояние нескольких валентностей, включают в себя элементы переходных металлов. Предпочтительно, чтобы оксидный полупроводник p-типа не содержал этих элементов. Причина этого заключается в том, что проводимость р-типа была бы нарушена, если бы d-зона, образуемая d-электронами элемента переходного металла, воздействовала на зону, образуемую 6s-орбиталями Tl⁺. Ввиду вышеизложенного предпочтительно, чтобы оксидный полупроводник p-типа не содержал элемента переходного металла, такого как Fe и Cu.

Оксидный полупроводник p-типа предпочтительно содержит по меньшей мере один элемент, выбираемый из группы, состоящей из магния (Mg), кальция (Ca), стронция (Sr), бария (Ba), цинка (Zn), кадмия (Cd), бора (B), алюминия (Al), галлия (Ga), кремния (Si), германия (Ge) и теллура (Те). Дополнительно или альтернативно, оксидный полупроводник p-типа предпочтительно содержит по меньшей мере один элемент, выбираемый из группы, состоящей из олова (Sn), сурьмы (Sb), свинца (Pb) и висмута (Bi). Плотностью состояний зоны и свойствами проводимости можно управлять в широких диапазонах путем регулирования типа и количества катиона, парного с Tl.

Из них оксид металла предпочтительно содержит алюминий (Al) или галлий (Ga) или их оба. Было известно, что каждый из TlAlO₂ и TlGaO₂ имеет кристаллическую структуру TlFeO₂ по мере того, как они кристаллизуются. В оксидном полупроводнике p-типа по настоящему изобретению одним из предпочтительных вариантов осуществления является оксид металла, имеющий эту кристаллическую структуру.

Количество молей таллия (Tl), содержащегося в оксиде металла, предпочтительно по существу равно общей сумме молей алюминия (Al) и галлия (Ga), содержащихся в оксиде металла. В результате этого легко реализуется кристаллическая структура TlFeO₂. В настоящем описании фраза «по существу равно» означает, например, что молярное отношение X:Y, где количество молей Tl равно X и общая сумма молей Al и Ga равна Y, находится в диапазоне от 1,0:0,9 до 1,0:1,1.

Как было описано ранее, легирование с образованием дефектов замещения является одним из способов легирования дырками. В этом случае оксидный полупроводник p-типа содержит катион, отличающийся от Tl, и этот катион замещается катионом, имеющим меньшую валентность. Чтобы создать дырки посредством легирования с образованием дефектов замещения, необходимо, чтобы поддерживалась локальная структура. Если локальное структурное изменение происходит при легировании, легирующая примесь может осесть в устойчивой локальной структуре и не образует носителей зарядов. Соответственно легирование с образованием дефектов замещения является эффективным для оксида металла, имеющего высокую степень кристалличности, или для оксида металла, содержащего по меньшей мере жесткую структуру с короткими расстояниями или промежуточными расстояниями. В частности, оксид, содержащий Tl, Al и Ga, который имеет кристаллическую структуру TlFeO₂, является вариантом осуществления, подходящим для управления концентрацией дырок посредством легирования с образованием дефектов замещения. Например, предпочтительно, чтобы часть Al или Ga была замещена на Mg или Zn.

Форма оксидного полупроводника p-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и ее примеры включают в себя пленку и объемную форму.

Оксидный полупроводник p-типа является полезным в качестве активного слоя p-типа полупроводникового компонента, такого как диод с p-n переходом, фотодиод PIN, полевой транзистор, светоизлучающий элемент и фотоэлектрический преобразующий элемент.

Что касается способа получения оксидного полупроводника p-типа по настоящему изобретению, предпочтительным является способ, использующий композицию по настоящему изобретению, описанную ниже.

Другие способы получения оксидного полупроводника p-типа выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и их примеры включают в себя распыление, осаждение импульсным лазером (PLD), химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ) и атомно-слоевое осаждение (АСО).

<Композиция для получения оксидного полупроводника p-типа>

Композиция для получения оксидного полупроводника p-типа в соответствии с настоящим изобретением содержит по меньшей мере растворитель и соединение, содержащее Tl, и может дополнительно содержать другие компоненты в соответствии с необходимостью.

Композиция для получения оксидного полупроводника p-типа является композицией, используемой для получения оксидного полупроводника p-типа по настоящему изобретению.

- Растворитель -

Растворитель выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя толуол, ксилол, 2-этилкапроновую кислоту, ацетилацетон, этиленгликоль и 2-метоксиэтиловый спирт.

Чтобы обеспечить желаемые свойства (например, вязкость и диэлектрическую постоянную) композиции для получения оксидного полупроводника p-типа, также может использоваться растворитель, такой как диэтиленгликоль и диметилформамид.

Они могут использоваться по отдельности или в комбинации.

Количество растворителя в композиции для получения оксидного полупроводника p-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.

- Содержащее Tl соединение -

Содержащее Tl соединение выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя: органические карбоксилаты таллия, такие как формиат таллия (I), ацетат таллия (I), малонат таллия (I) и 2-этилгексаноат таллия (I); неорганические соли, такие как нитрат таллия (I) и хлорид таллия (I); органические комплексные соединения таллия; а также алкоксиды таллия, такие как этоксид таллия.

В случае, когда композиция для получения оксидного полупроводника p-типа должна производиться с помощью неполярного растворителя, среди них предпочтительным является органический карбоксилат таллия, и 2-этилгексаноат таллия (I) является более предпочтительным, принимая во внимание растворимость. В случае, когда композиция для получения оксидного полупроводника p-типа должна производиться с помощью полярного растворителя, предпочтительной является неорганическая соль, и нитрат таллия (I) является более предпочтительным, принимая во внимание растворимость. Даже когда таллий находится в трехвалентном состоянии в сырье, он может быть преобразован в одновалентный таллий во время отжига или с помощью термической обработки, выполняемой после отжига. Следовательно, использование нитрата таллия (III) или хлорида таллия (III) также является предпочтительным.

Количество содержащего Tl соединения в композиции для получения оксидного полупроводника p-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.

Композиция для получения оксидного полупроводника p-типа предпочтительно дополнительно содержит соединение, которое содержит по меньшей мере один элемент, выбираемый из группы, состоящей из магния (Mg), кальция (Ca), стронция (Sr), бария (Ba), цинка (Zn), кадмия (Cd), бора (B), алюминия (Al), галлия (Ga), кремния (Si), германия (Ge) и теллура (Те).

Дополнительно или альтернативно композиция для получения оксидного полупроводника p-типа предпочтительно содержит соединение, которое содержит по меньшей мере один элемент, выбираемый из группы, состоящей из олова (Sn), сурьмы (Sb), свинца (Pb) и висмута (Bi).

<Способ получения оксидного полупроводника p-типа>

Способ получения оксидного полупроводника p-типа в соответствии с настоящим изобретением содержит этап покрытия и этап термической обработки, и может дополнительно содержать другие этапы в соответствии с необходимостью.

- Этап покрытия -

Этап покрытия выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что он содержит нанесение композиции на основание.

Композиция является композицией для получения оксидного полупроводника p-типа по настоящему изобретению.

Основание выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя стеклянную подложку.

Способ нанесения выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения. Может использоваться, например, известный способ, такой как нанесение покрытия методом центрифугирования, струйная печать, щелевое покрытие, форсуночная печать, глубокая печать и микроконтактная печать. В случае, когда на большой площади просто получают пленку однородной толщины, нанесение покрытия методом центрифугирования является предпочтительным. Пленка желаемой формы может печататься путем использования подходящего способа печати, такого как струйная печать и микроконтактная печать, при подходящих условиях печати, и в таких случаях формирование рисунка на более позднем этапе не является необходимым.

- Этап термической обработки -

Этап термической обработки содержит выполнение термической обработки после этапа покрытия.

Этап термической обработки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что он представляет собой этап, способный высушить растворитель в композиции, разложить содержащее Tl соединение и сформировать оксидный полупроводник p-типа.

На этапе термической обработки сушка растворителя (упоминаемая в дальнейшем как «сушильная обработка»), а также разложение содержащего Tl соединения и формирование оксидного полупроводника p-типа (упоминаемые в дальнейшем как «обработка для разложения и формирования») предпочтительно выполняются соответственно при различных температурах. В частности, предпочтительно, чтобы после выполнения сушки растворителя температура повышалась для осуществления разложения содержащего Tl соединения и формирования оксидного полупроводника p-типа.

Температура сушильной обработки особенно не ограничивается, и выбирается подходящим образом в зависимости от содержащегося растворителя. Например, ее температура может составлять от 80°C до 180°C. Также эффективно использовать в процессе сушки вакуумный сушильный шкаф, чтобы уменьшить температуру.

Продолжительность сушильной обработки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения. Например, ее продолжительность составляет от 10 минут до 2 часов.

Температура обработки для разложения и формирования выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения. Например, ее температура составляет от 200°C до 400°C.

Продолжительность обработки для разложения и формирования выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения. Например, ее продолжительность составляет от 1 часа до 5 часов.

Следует отметить, что все вышеупомянутые процессы могут выполняться одновременно на этапе термической обработки, либо вышеупомянутые процессы могут быть разделены на несколько стадий на этапе термической обработки.

Способ этапа термической обработки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя способ нагрева основания.

Атмосфера сушильной обработки выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.

На этапе термической обработки эффективно облучать композицию после сушильной обработки ультрафиолетовыми лучами, имеющими длину волны 400 нм или короче, чтобы ускорить реакцию обработки для разложения и формирования. При применении ультрафиолетовых лучей, имеющих длину волны 400 нм или короче, в химических связях органических материалов происходит разрыв связи, и органические материалы разлагаются, и таким образом может быть эффективно получен оксидный полупроводник p-типа.

Ультрафиолетовые лучи, имеющие длину волны 400 нм или короче, выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и их примеры включают в себя ультрафиолетовые лучи, имеющие длину волны 222 нм, которые испускаются эксимерной лампой.

Кроме того, также предпочтительным является применение озона вместо или вместе с облучением ультрафиолетовыми лучами. Формирование оксида ускоряется при применении озона к композиции после сушильной обработки.

В способе получения оксидного полупроводника p-типа в соответствии с настоящим изобретением оксидный полупроводник p-типа получают посредством процесса покрытия. По сравнению с получением посредством вакуумного процесса оксидный полупроводник p-типа может быть произведен легко, в большом количестве и при низких затратах.

Кроме того, способом получения оксидного полупроводника p-типа можно получать оксидный полупроводник p-типа, имеющий превосходную проводимость р-типа. Свойства проводимости в значительной степени зависят от состава оксидного полупроводника p-типа (в частности, от содержания Tl, типа металлических элементов, отличающихся от Tl, а также их количества). Чтобы изменить состав оксидного полупроводника p-типа, необходимо изменить относительное содержание содержащего Tl соединения в композиции, либо отношение в смеси содержащего Tl соединения и содержащего другой металл соединения. Кроме того, одним из способов легирования дырками является реализация отклонения от стехиометрии в сторону избытка кислорода. Отклонением от стехиометрии по кислороду можно управлять путем изменения различных условий, таких как температура, продолжительность и атмосфера этапа термической обработки. В том случае, когда легирование с образованием дефектов замещения выполняется на местах катионов, соединение, содержащее металл, добавляемый при легировании с образованием дефектов замещения, смешивается в заданном соотношении при приготовлении композиции. Описанным выше образом легирование дырками легко реализуется, и свойствами проводимости можно управлять. В результате получается оксидный полупроводник р-типа с желаемой проводимостью.

(Полупроводниковый компонент)

Полупроводниковый компонент по настоящему изобретению содержит по меньшей мере активный слой, и может дополнительно содержать другие элементы в соответствии с необходимостью.

<Активный слой>

Активный слой выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что этот активный слой содержит оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению.

Поскольку оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению имеет превосходную стабильность, и его свойствами проводимости можно легко управлять в зависимости от намеченной цели, как было описано выше, оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению является подходящим для использования в качестве активного слоя полупроводникового компонента. В частности, свойства полупроводникового компонента могут быть улучшены путем добавления оксидного полупроводника p-типа, свойства которого оптимизируются применительно к активному слою.

Структура, форма и размер активного слоя выбираются подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения.

Примеры полупроводникового компонента включают в себя диод, полевой транзистор, светоизлучающий элемент и фотоэлектрический преобразующий элемент.

<Диод>

Тип диода выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя диод, который содержит первый электрод, второй электрод и активный слой, образованный между первым электродом и вторым электродом. Примеры такого диода включают в себя диод с p-n переходом и фотодиод PIN.

- Диод с p-n переходом -

Диод с p-n переходом содержит по меньшей мере активный слой и может дополнительно содержать другие элементы, такие как анод (положительный электрод) и катод (отрицательный электрод), в соответствии с необходимостью.

-- Активный слой --

Активный слой содержит по меньшей мере слой полупроводника p-типа и слой полупроводника n-типа и может дополнительно содержать другие элементы в соответствии с необходимостью.

Слой полупроводника p-типа (дырочного) и слой полупроводника n-типа (электронного) находятся в контакте друг с другом.

--- Слой полупроводника p-типа ---

Материал слоя полупроводника p-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, при условии, что он содержит оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению.

Предпочтительно, чтобы некоторая составная часть или условия формирования оксидного полупроводника p-типа выбирались так, чтобы достичь концентрации носителей заряда и подвижности носителей заряда, требуемых для функционирования в качестве активного слоя.

Средняя толщина слоя полупроводника p-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, но его средняя толщина предпочтительно составляет от 50 нм до 2000 нм.

--- Слой полупроводника n-типа ---

Материал слоя полупроводника n-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, но его материал предпочтительно является прозрачным оксидным полупроводником n-типа.

Оксидный полупроводник n-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя ZnO и IGZO (In-Ga-Zn-O).

Способ формирования слоя электронного полупроводника выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, и его примеры включают в себя: вакуумный процесс, такой как распыление, осаждение импульсным лазером (PLD), химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ) и атомно-слоевое осаждение (АСО); а также печатный способ, такой как нанесение покрытия методом погружения, струйная печать и наноимпринтинг.

Средняя толщина слоя полупроводника n-типа выбирается подходящим образом в зависимости от намеченной цели без какого-либо ограничения, но его средняя толщина предпочтительно составляет от 50 нм до 2000 нм.

Предпочтительно, чтобы между слоем полупроводника p-типа и слоем полупроводника n-типа было установлено превосходное электрическое соединение. В том случае, когда в качестве слоя полупроводника p-типа диода с p-n переходом используется обычный оксид p-типа, содержащий Cu, превосходное электрическое соединение может быть не достигнуто, когда происходит рассогласование решетки со слоем полупроводника n-типа, так как орбиталь, составляющая пик валентной зоны (гибридная орбиталь 3d-орбитали Cu и 2p-орбитали O), является анизотропной. С другой стороны, в том случае, когда в качестве слоя полупроводника p-типа используется оксидный полупроводник p-типа по настоящему изобретению, влияние вышеупомянутого рассогласования решетки маловероятно, поскольку пик валентной зоны состоит из 6s-орбитали Tl⁺, которая является изотропной и имеет большой радиус орбитали. Следовательно, состояние превосходного электрического соединения легко реализуется. Особенно, когда слой электронного полупроводника состоит из оксида n-типа (например, IGZO, In₂O₃ и SnO₂), имеющего s-орбиталь катиона, такого как In и Sn, на нижнем конце зоны проводимости, предпочтительно использовать оксид p-типа по н