水素化ポリゲルマシランを製造するための方法および水素化ポリゲルマシラン
本発明は、水素化ポリゲルマシランを純粋な化合物または化合物の混合物として製造するための方法であって、ハロゲン化ポリゲルマシランが水素化される方法に関する。本発明はまた、水素化ポリゲルマシラン、該水素化ポリゲルマシランから製造されるゲルマニウム層、およびかかる層を製造するための方法にも関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
水素化ポリゲルマシランを製造するための方法、および純粋な化合物または化合物の混合物としての水素化ポリゲルマシランも詳述される。
【背景技術】
【０００２】
ポリゲルマシランを調製するための公知の方法は、出発物質としてＧｅＨ4および短鎖シランを用いて実施され、まず、結果として以下を伴う。健康に有害であり取り扱いが困難である物質を扱う必要があることや、特定のポリゲルマシランしか達成可能でないこと、通常多段階の合成が必要とされることや、およびこれらの合成において、特に長鎖ポリゲルマシランの得られる収率がしばしば低いことである。特に、目標とされる方法において、より長い鎖の化合物を調製することがこれまで可能ではなかった。
【０００３】
ポリゲルマシランは、公報テキスト（例えば、特許文献１参照）に詳述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００７８２５２Ａ１号
【特許文献２】国際公開第２０１０／０３１３９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一実施形態の目的は、公知の方法と比較して改善された収率を示す、水素化ポリゲルマシランを調製するための簡潔化された方法を提供すること、および改善された特性を有する水素化ポリゲルマシランも提供することである。これらの目的は、請求項１に記載の方法によって、および請求項８に記載の水素化ポリゲルマシランによっても達成される。水素化ポリゲルマシランによって調製されるケイ素−ゲルマニウム層、ケイ素−ゲルマニウム層を製造するための方法、ならびに水素化ポリゲルマシランを調製するための方法および水素化ポリゲルマシランのさらなる実施形態がさらなる請求項の主題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
水素化ポリゲルマシランを純粋な化合物または化合物の混合物として調製するための方法であって、ハロゲン化ポリゲルマシランが水素化される方法が詳述される。水素化ポリゲルマシランは、２個のゲルマニウム原子間および／または２個のケイ素原子間および／または１個のゲルマニウム原子と１個のケイ素原子との間のそれぞれに少なくとも１個の直接結合を有し、例えば、純粋な化合物または化合物の混合物を意味し得る。水素化ポリゲルマシランは、水素を含む置換基Ｚを有し、少なくとも１：１のＺ対ゲルマニウム／ケイ素比を有し、平均式ＳｉaＧｅbＺz（式中、ａ＋ｂ＝１であり、ｚは、１≦ｚ≦３、好ましくは１．５≦ｚ≦３、より好ましくは２≦ｚ≦３から選択される）を有し、および２≦ｎ≦１００の平均鎖長ｎを有し得る。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
用語「純粋な化合物」は、水素化ポリゲルマシランが、分枝として存在しても鎖長に差異がなく、かつ／または環の数および性質に差異がない化合物を含むことを意味すると理解される。換言すると、純粋な化合物には、水素化ポリゲルマシランが１種類しか存在しない。本明細書における「純粋な」とは、典型的な精密化学基準に従って理解されるべきである。したがって、純粋な化合物であっても、少量の不純物、例えば、微量の炭素もしくはハロゲン、または少量の異なる水素化ポリゲルマシランを含むことがある。この文脈における少量とは、０．５ｍｏｌ％未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満である。
【０００８】
これと同様に、「化合物の混合物」は、水素化ポリゲルマシランが少なくとも２種類あり、その水素化ポリゲルマシランは、分枝として存在しても鎖長が異なり、かつ／または環の性質および数が異なることを意味すると理解される。
【０００９】
したがって、純粋な化合物の分子の全てまたは化合物の混合物の少なくとも２種類の分子の全てのどちらであっても、２個のゲルマニウム原子間および／または２個のケイ素原子間および／または１個のゲルマニウム原子と１個のケイ素原子との間のそれぞれに少なくとも１個の直接結合を有し得る。
【００１０】
したがって、より長い鎖のポリゲルマシランについて、特に、公知の調製方法と比較して収率が増大し、あらゆる所望の鎖長も達成可能となる水素化ポリゲルマシランを調製するための方法が提供される。水素化ポリゲルマシランがハロゲン化ポリゲルマシランから調製されることから、ハロゲン化ポリゲルマシランに存在する構造は、大部分が水素化ポリゲルマシランにおいても保持されることもあれば、水素化ポリゲルマシランの構造と一致することもある。
【００１１】
この場合における「大部分」とは、少なくとも５０％を意味する。しかし、水素化の間に、ハロゲン化ポリゲルマシランの既存の構造の再配置も起こり、結果として、例えば、出発物質のハロゲン化ポリゲルマシランに存在したときよりも水素化ポリゲルマシランに分枝が多くなることもある。しかし、本方法によって調製される水素化ポリゲルマシランは、これらが調製されるハロゲン化ポリゲルマシランによって、依然として識別可能であり得る。
【００１２】
方法によって、一般式ＧｅxＳｉyＨz（式中、ｘ＋ｙ≧２であり、ｘ＋ｙ≦ｚ≦２（ｘ＋ｙ）＋２である）を有する完全に水素化されたポリゲルマシランの純粋な化合物または化合物の混合物を調製することが可能である。調製は、一般式ＧｅxＳｉyＸz（ｘ＋ｙ≧２であり、Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉまたはこれらの混合物であり、ｘ＋ｙ≦ｚ≦２（ｘ＋ｙ）＋２である）のハロゲン化ポリゲルマシランの水素化によって起こる。
【００１３】
この方法により、水素化ポリゲルマシランおよび水素化オリゴゲルマシランも調製することが可能である。水素化オリゴゲルマシランは、２≦ｎ≦８の範囲から選択される鎖長ｎ＝ｘ＋ｙを有する。これらの実験式は、ＧｅxＳｉyＺz（式中、ｘ＋ｙ≧２であり、ｘ＋ｙ≦ｚ≦２（ｘ＋ｙ）＋２である）である。水素化ポリゲルマシランは、ｎ＞８の鎖長ｎ＝ｘ＋ｙ、および混合物についての実験式ＧｅxＳｉyＺzを有する。原則として、２≦ｎ≦６の鎖長が短鎖と称され、ｎ＞６の鎖長が長鎖と称される。「鎖長」は、互いに直接結合したケイ素原子および／またはゲルマニウム原子の数を意味する。
【００１４】
ハロゲン化ポリゲルマシランは、熱的に調製されたハロゲン化ポリゲルマシランおよびプラズマ化学反応によって調製されたハロゲン化ポリゲルマシランから選択され得る。熱的に調製されたハロゲン化ポリゲルマシランは、大部分が分枝を含まない場合があるプラズマ化学反応によって調製されたハロゲン化ポリゲルマシランよりも高い割合で分枝を有し得る。ハロゲン化ポリゲルマシランは、純粋な化合物であっても化合物の混合物であってもよい。
【００１５】
プラズマ化学反応によって調製されたハロゲン化ポリゲルマシランを調製するための方法は、例えば、公報（例えば、特許文献２参照）に開示されている。この公報は、これを参照することにより本明細書に援用されている。
【００１６】
ハロゲン化された、さらに特定すると高度にハロゲン化されたポリゲルマシランは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩ、ならびにこれらの混合物を包含する群から選択される置換基を有し得る。水素化の間に、これらのハロゲンは、置換基としてのＨによって大部分が完全に置き換えられてよい。本明細書において、大部分が完全にとは、少なくとも５０％程度を意味する。この方法によって調製される水素化ポリゲルマシランのハロゲン含量は、２原子％未満、さらに特定すると１原子％未満であってよい。したがって、水素化ポリゲルマシランは、置換基Ｚとして、専ら水素のみを有しても、水素およびハロゲン、例えば塩素を有してもよい。
【００１７】
本特許出願の目的のために、化合物または混合物、すなわち、方法から調製される塩素化ポリゲルマシランおよび水素化ポリゲルマシランの両方の塩素含量は、サンプルの完全な分解およびその後のモール法による塩化物の滴定によって求められる。Ｈ含量は、内部標準を用いた1Ｈ ＮＭＲスペクトルの積分および得られた積分の比較によって求められ、ここで、混合比は既知である。本発明のハロゲン化および水素化ポリゲルマシランのモル質量、ならびにハロゲン化および水素化ポリゲルマシランの混合物の平均モル質量は、凝固点降下を用いて求められる。この状態変数から、ハロゲンおよび／または水素対ケイ素／ゲルマニウムの比を求めることが可能である。
【００１８】
ハロゲン化ポリゲルマシランは、金属水素化物および／または半金属水素化物から選択される、水素化物である水素化剤と反応し得る。金属水素化物および／または半金属水素化物はまた、それぞれ、混合された金属水素化物および／または半金属水素化物、換言すると、種々の金属および／もしくは半金属または金属ならびに有機ラジカルを含有する水素化物も包含する。水素化剤は、ＭＨ、ＭＢＨ4、ＭＢＨ4-xＲx、ＭＡｌＨ4、ＡｌＨxＲ3-x、およびこれらの好適な混合物を包含する群から選択され得る。含まれるかかる剤の例として、ＬｉＡｌＨ4、ＤｉｂＡｌＨ（ジイソブチル＝Ｄｉｂ）、ＬｉＨ、およびＨＣｌがある。ゲルマン−ケイ素骨格を変更することなくハロゲン化ポリゲルマンの水素化を可能にする穏和な水素化剤を優先する。
【００１９】
一実施形態によると、水素化は、−６０℃〜２００℃を包含する範囲から選択される温度で実施され得る。温度範囲は、好ましくは−３０℃〜４０℃、さらに特定すると−１０℃〜２５℃であってよい。さらに、水素化は、１Ｐａ〜２０００ｈＰａ、好ましくは１ｈＰａ〜１５００ｈＰａ、より好ましくは２０ｈＰａ〜１２００ｈＰａを包含する範囲から選択される圧力で実施されてよい。したがって、穏やかな水素化条件は、従来技術と比較して低い圧力および温度に設定される。このように、安定性の低いハロゲン化ポリゲルマシランであっても良好な収率および高い転換率で水素化され得る。
【００２０】
ハロゲン化ポリゲルマシランは、水素化の前に溶媒で希釈されてもよい。この場合における溶媒は、溶媒がハロゲン化ポリゲルマシランに対して不活性であるように、すなわち、ハロゲン化ポリゲルマシランといずれの化学反応も起こさないものが選択される。選択される不活性な溶媒は、アルカン類であっても芳香族類であってもよく、例えば、ベンゼン、トルエンまたはヘキサンである。溶媒の混合物も想定される。水素化は、代替的には、溶解されていないハロゲン化ポリゲルマシランを用いて実施してもよい。
【００２１】
したがって、この方法により、水素化ポリゲルマシランは、良好な収率で、あらゆる所望の鎖長で、危険をほとんど提示しない前駆体によって調製され得る。さらに、前駆体の好適な選択によって、水素化ポリゲルマシランの構造をほぼ決定することが可能である。さらに、ハロゲン化ポリゲルマシランのほぼ完全な水素化が、この方法によって達成され得る。
【００２２】
純粋な化合物または化合物の混合物としての水素化ポリゲルマシランがさらに詳述される。水素化ポリゲルマシランは、水素を含む置換基Ｚ、少なくとも１：１のＺ対ゲルマニウム／ケイ素比、平均式ＳｉaＧｅbＺz（式中、ａ＋ｂ＝１であり、ｚは、１≦ｚ≦３、好ましくは１．５≦ｚ≦３、より好ましくは２≦ｚ≦３から選択される）、および２≦ｎ≦１００の平均鎖長ｎを有する。水素化ポリゲルマシランは、２個のゲルマニウム原子間および／または２個のケイ素原子間および／または１個のゲルマニウム原子と１個のケイ素原子との間のそれぞれに少なくとも１個の直接結合を有し、例えば、純粋な化合物または化合物の混合物であってよい。
【００２３】
用語「純粋な化合物」および「化合物の混合物」に関しては、類似の方法適用に関連させて既に記述している。ひいては、「純粋な」とは、典型的な精密化学基準の下に理解されるということである。したがって、純粋な化合物であっても、少量の不純物、例えば、微量の炭素またはハロゲンを含むことがある。本明細書における少量とは、０．５ｍｏｌ％未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満である。
【００２４】
「鎖長」は、互いに直接結合するケイ素原子および／またはゲルマニウム原子の数を意味する。水素化ポリゲルマシランの鎖長は、さらに特定すると４≦ｎ≦５０、さらに特定すると６≦ｎ≦２０から選択され得る。
【００２５】
したがって、平均式ＧｅaＳｉbＺzは、水素化ポリゲルマシラン中のゲルマニウム原子またはケイ素原子が平均で１〜３個の置換基Ｚを有することを意味することが理解されるべきである。ここでは、直鎖ポリゲルマシランにおいておよびさらには環または分枝状のポリゲルマシランにおいての両方のゲルマニウム原子およびケイ素原子が考慮される。この種の水素化ポリゲルマシランは、その化学的特性に基づいて多様な用途に好適である。
【００２６】
水素化ポリゲルマシランは、上記に従った方法によって調製され得た。したがって、水素化ポリゲルマシランは、ハロゲン化ポリゲルマシランの水素化によって調製される。これにより、調製方法を経ての、水素化ポリゲルマシランの構造は、ハロゲン化ポリゲルマシランの構造から誘導可能であっても、ハロゲン化ポリゲルマシランの構造と一致していてもよい。
【００２７】
例えば、大部分が直鎖状の水素化ポリゲルマシランは、プラズマ化学反応によって調製されたハロゲン化ポリゲルマシランを水素化することによって得ることができ、または高い割合で分枝を有する水素化ポリゲルマシランは、熱的に調製されたハロゲン化ポリゲルマシランを水素化することによって得ることができる。水素化は、大部分が完全に実施されてよく、そのため、ポリゲルマシラン中の置換基Ｚは大部分が水素を含む。本明細書における「大部分」とは、同じく、置換基中の水素の割合が少なくとも５０％であることを意味する。しかし、水素化は、完全に進行して、置換基Ｚとして１００％の割合で水素であってもよい。
【００２８】
一実施形態によると、水素化ポリゲルマシランは、ゲルマニウム原子とケイ素原子との間に少なくとも０．０００１ｍｏｌ％の直接結合を有し得る。したがって、ポリゲルマンおよびポリシランの混合物だけでなく、純粋な形態の化合物ならびに鎖中にゲルマニウムおよびケイ素の両方を含有する混合物の形態の化合物も存在する。
【００２９】
一実施形態によると、水素化ポリゲルマシランは、３個を超える直接結合したゲルマニウム原子および／またはケイ素原子を有するポリゲルマシラン分子の部分を有し得、ここで、これらのゲルマニウム原子およびケイ素原子の少なくとも８％、さらに特定すると１１％超が分枝部位である。この場合における、３個を超える直接結合したゲルマニウム原子および／またはケイ素原子を有するポリゲルマシラン分子の部分は、純粋な化合物であっても、化合物の混合物の場合には水素化ポリゲルマシランの部分であってもよい。各場合において、かかるポリゲルマシラン分子は、ｎ＞３の鎖長を有する。用語「分枝部位」は、２個を超える他のゲルマニウム原子および／またはケイ素原子に結合した、換言すると、置換基Ｚを１個しか有さないまたは全く有さないゲルマニウム原子およびケイ素原子の両方を称する。分枝部位は、例えば、1Ｈ ＮＭＲスペクトルを用いて決定され得る。
【００３０】
化合物の混合物である水素化ポリゲルマシランは、混合物の形態において、混合物中に存在する少なくとも１種の個々の化合物よりも高い溶解性を有し得る。したがって、混合物の少なくとも１種の個々の成分は、化合物の混合物の他の成分と関連する個々の成分よりも低い溶解性を有する。この背景にある理由は、混合物の種々の成分が互いに可溶化剤として作用するからである。原則として、より短い鎖の分子は、より長い鎖の分子よりも良好な溶解性を有するため、化合物の混合物において、より長い鎖の分子の溶解性も改善する。
【００３１】
さらなる一実施形態によると、水素化ポリゲルマシランは、３個を超える直接結合したゲルマニウム原子および／またはケイ素原子を有するポリゲルマシラン分子の部分を有してよく、ここで、これらのポリゲルマシラン分子は、平均式ＳｉaＧｅbＺz（式中、ａ＋ｂ＝１であり、１．９≦ｚ≦２．５である）を有する。さらに特定すると、ｚは、２．０≦ｚ≦２．４から選択されてよい。
【００３２】
さらに、水素化ポリゲルマシランは、ハロゲンをさらに含む置換基Ｚを有してよい。したがって、水素化ポリゲルマシランは、水素の他に、置換基としてハロゲン、例えばＦ、Ｂｒ、ＩもしくはＣｌ、またはこれらの混合物をも有してもよい。この場合、水素化ポリゲルマシラン中のハロゲンの割合は、２原子％未満、さらに特定すると１原子％未満であってよい。したがって、ほんの少量のハロゲン置換基を有する、大部分が水素化されたポリゲルマシランが提供される。
【００３３】
さらに、水素化ポリゲルマシランは、５０原子％超、好ましくは６０原子％超、さらに特定すると６６原子％超である水素の割合を有してよい。このように、水素化ポリゲルマシランは、非常に高い水素の割合を有し、少なくとも１：１の置換基対ケイ素／ゲルマニウム比が、高い水素含量と併せて確立される。
【００３４】
1Ｈ ＮＭＲスペクトルにおいて、水素化ポリゲルマシランは、６．１から２．０ｐｐｍの間、さらに特定すると５から２．１ｐｐｍの間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルを有してよい。この文脈における「有意な」は、積分が全積分の１％を超えることを意味する。さらに、1Ｈ ＮＭＲスペクトルにおいて、水素化ポリゲルマシランは、５．０から２．９ｐｐｍの間、さらに特定すると４．０から３．０の間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルの全積分のシグナル強度の少なくとも８０％を有してよい。
【００３５】
29Ｓｉ ＮＭＲスペクトルにおいて、水素化ポリゲルマシランは、−８０から−１３０ｐｐｍの間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルを有し得る。
【００３６】
さらに、ラマンスペクトルにおいて、水素化ポリゲルマンは、２２５０波数から２０００波数まで、および５５０波数未満の範囲に、有意な生成物バンドを有し得る。ラマンスペクトルに関連する「有意な」とは、最大ピークの強度の１０％超を意味する。
【００３７】
一実施形態によると、水素化ポリゲルマシランは、無色から黄色または象牙色であってよい。水素化ポリゲルマシランは、非結晶質固体または結晶性固体として存在し得る。水素化ポリゲルマシランは、高い粘度を有さないことが好ましい。
【００３８】
さらに、水素化ポリゲルマシランは、不活性溶媒中１０％までの濃度で、少なくとも２０％程度まで可溶性であってよい。これは、水素化ポリゲルマシランの化合物の混合物の少なくとも１種の化合物が、不活性溶媒に易溶性であることを意味する。不活性溶媒は、水素化ポリゲルマシランと反応しない溶媒である。例えば、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサン、ＳｉＣｌ4、およびＧｅＣｌ4を包含する群から選択される溶媒を選択することが可能である。
【００３９】
上記化合物の混合物の易溶性の水素化ポリゲルマシランは、減圧下に２０％超の程度まで、好ましくは８０％超の程度まで分解することなく蒸留可能および／または揮発性であってよい。この場合における減圧は、好ましくは１〜１００Ｐａを含む。したがって、水素化ポリゲルマシランは、効果的に単離され得る。
【００４０】
上記の水素化ポリゲルマシランから製造されるケイ素−ゲルマニウム層がさらに詳述される。
【００４１】
水素化ポリゲルマシランは、ひいては、ケイ素−ゲルマニウム層の製造のために工業規模で容易に入手可能である出発化合物である。水素化ポリゲルマシランは、５００℃未満、好ましくは４５０℃未満の低い熱分解温度の結果として、単一源の前駆体であり、これを用いて、低温において、複数の層の形態でケイ素−ゲルマニウム合金を基材に堆積することが可能である。低い熱分解温度により、担体層、例えばガラスの担体層用の、およびケイ素−ゲルマニウム層が適用される基材用の材料の比較的多くの選択が可能となる。さらに、得られるケイ素−ゲルマニウム層内への担体材料からの不純物の拡散が減少または回避されるだろう。
【００４２】
この種のケイ素−ゲルマニウム層は、例えば、太陽電池産業において、またはエレクトロニクス産業において用いられ得る。例えば、導電性ポリマーまたは発光ダイオードの製造に関しての有機金属化学における適用がさらに想到可能である。
【００４３】
基材にケイ素−ゲルマニウム層を製造するための方法であって、Ａ）固体または溶解された上記の水素化ポリゲルマシランを基材に適用するステップ、およびＢ）水素化ポリゲルマシランを熱分解するステップを含む方法が詳述される。この方法により、高い収率および高い転換率で、水素化ポリゲルマシランから製造されるケイ素−ゲルマニウム層が得られる。水素化ポリゲルマシランは、ケイ素前駆体およびゲルマニウム前駆体の従来の混合物よりも高い収率および高い転換率で処理されて、ケイ素−ゲルマニウム層を形成することができる。これに関連して、溶解されたまたは固体の水素化ポリゲルマシランは、容易な方法で基材に適用され得る。したがって、ＣＶＤ（化学気相蒸着）もＰＶＤ（物理気相蒸着）もプラズマ蒸着も必要でない。したがって、ケイ素−ゲルマニウム層を製造する簡潔化された方法が提供される。
【００４４】
水素化ポリゲルマシランの調製に関する実施例を以下に示す。
【００４５】
ＧｅＣｌ4とＳｉＣｌ4およびＨ2とのプラズマ反応によって生成されるポリクロロゲルマシラン（ＰＣＧＳ）は、高粘性油または固体の形態をとり、それぞれ、黄色から橙色−褐色までの色を有する。８．５ｇ（６０ｍｍｏｌ、ＧｅＣｌ2当量）のＰＣＧＳを４０ｍｌの無水ベンゼンと混合し、結果として、部分的に溶解させる。０℃において、２６ｍｌのジイソブチルアルミニウムヒドリド（１４５ｍｍｏｌ、約２０％過剰）を３０分間にわたって滴加する。約１時間にわたって橙色の沈降物が反応して淡黄色の粉末を形成する。反応混合物を、その後１６時間撹拌し、この間に、室温まで加温する。固体を濾過によって単離し、２５ｍｌの無水ヘキサンで２回洗浄する。減圧下に乾燥した後、２．１ｇの水素化ポリゲルマシランを単離する。
【００４６】
本発明は、実施例に基づいた記載によっては制限されない。代わりに、本発明は、いかなる新規の特徴およびさらには特徴のいかなる組み合わせも包含し、これらは、かかる特徴または組み合わせ自体が特許請求の範囲または実施例に明確に詳述されていなくても、特許請求の範囲における特徴のあらゆる組み合わせを特に含む。
【技術分野】
【０００１】
水素化ポリゲルマシランを製造するための方法、および純粋な化合物または化合物の混合物としての水素化ポリゲルマシランも詳述される。
【背景技術】
【０００２】
ポリゲルマシランを調製するための公知の方法は、出発物質としてＧｅＨ4および短鎖シランを用いて実施され、まず、結果として以下を伴う。健康に有害であり取り扱いが困難である物質を扱う必要があることや、特定のポリゲルマシランしか達成可能でないこと、通常多段階の合成が必要とされることや、およびこれらの合成において、特に長鎖ポリゲルマシランの得られる収率がしばしば低いことである。特に、目標とされる方法において、より長い鎖の化合物を調製することがこれまで可能ではなかった。
【０００３】
ポリゲルマシランは、公報テキスト（例えば、特許文献１参照）に詳述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００７８２５２Ａ１号
【特許文献２】国際公開第２０１０／０３１３９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一実施形態の目的は、公知の方法と比較して改善された収率を示す、水素化ポリゲルマシランを調製するための簡潔化された方法を提供すること、および改善された特性を有する水素化ポリゲルマシランも提供することである。これらの目的は、請求項１に記載の方法によって、および請求項８に記載の水素化ポリゲルマシランによっても達成される。水素化ポリゲルマシランによって調製されるケイ素−ゲルマニウム層、ケイ素−ゲルマニウム層を製造するための方法、ならびに水素化ポリゲルマシランを調製するための方法および水素化ポリゲルマシランのさらなる実施形態がさらなる請求項の主題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
水素化ポリゲルマシランを純粋な化合物または化合物の混合物として調製するための方法であって、ハロゲン化ポリゲルマシランが水素化される方法が詳述される。水素化ポリゲルマシランは、２個のゲルマニウム原子間および／または２個のケイ素原子間および／または１個のゲルマニウム原子と１個のケイ素原子との間のそれぞれに少なくとも１個の直接結合を有し、例えば、純粋な化合物または化合物の混合物を意味し得る。水素化ポリゲルマシランは、水素を含む置換基Ｚを有し、少なくとも１：１のＺ対ゲルマニウム／ケイ素比を有し、平均式ＳｉaＧｅbＺz（式中、ａ＋ｂ＝１であり、ｚは、１≦ｚ≦３、好ましくは１．５≦ｚ≦３、より好ましくは２≦ｚ≦３から選択される）を有し、および２≦ｎ≦１００の平均鎖長ｎを有し得る。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
用語「純粋な化合物」は、水素化ポリゲルマシランが、分枝として存在しても鎖長に差異がなく、かつ／または環の数および性質に差異がない化合物を含むことを意味すると理解される。換言すると、純粋な化合物には、水素化ポリゲルマシランが１種類しか存在しない。本明細書における「純粋な」とは、典型的な精密化学基準に従って理解されるべきである。したがって、純粋な化合物であっても、少量の不純物、例えば、微量の炭素もしくはハロゲン、または少量の異なる水素化ポリゲルマシランを含むことがある。この文脈における少量とは、０．５ｍｏｌ％未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満である。
【０００８】
これと同様に、「化合物の混合物」は、水素化ポリゲルマシランが少なくとも２種類あり、その水素化ポリゲルマシランは、分枝として存在しても鎖長が異なり、かつ／または環の性質および数が異なることを意味すると理解される。
【０００９】
したがって、純粋な化合物の分子の全てまたは化合物の混合物の少なくとも２種類の分子の全てのどちらであっても、２個のゲルマニウム原子間および／または２個のケイ素原子間および／または１個のゲルマニウム原子と１個のケイ素原子との間のそれぞれに少なくとも１個の直接結合を有し得る。
【００１０】
したがって、より長い鎖のポリゲルマシランについて、特に、公知の調製方法と比較して収率が増大し、あらゆる所望の鎖長も達成可能となる水素化ポリゲルマシランを調製するための方法が提供される。水素化ポリゲルマシランがハロゲン化ポリゲルマシランから調製されることから、ハロゲン化ポリゲルマシランに存在する構造は、大部分が水素化ポリゲルマシランにおいても保持されることもあれば、水素化ポリゲルマシランの構造と一致することもある。
【００１１】
この場合における「大部分」とは、少なくとも５０％を意味する。しかし、水素化の間に、ハロゲン化ポリゲルマシランの既存の構造の再配置も起こり、結果として、例えば、出発物質のハロゲン化ポリゲルマシランに存在したときよりも水素化ポリゲルマシランに分枝が多くなることもある。しかし、本方法によって調製される水素化ポリゲルマシランは、これらが調製されるハロゲン化ポリゲルマシランによって、依然として識別可能であり得る。
【００１２】
方法によって、一般式ＧｅxＳｉyＨz（式中、ｘ＋ｙ≧２であり、ｘ＋ｙ≦ｚ≦２（ｘ＋ｙ）＋２である）を有する完全に水素化されたポリゲルマシランの純粋な化合物または化合物の混合物を調製することが可能である。調製は、一般式ＧｅxＳｉyＸz（ｘ＋ｙ≧２であり、Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉまたはこれらの混合物であり、ｘ＋ｙ≦ｚ≦２（ｘ＋ｙ）＋２である）のハロゲン化ポリゲルマシランの水素化によって起こる。
【００１３】
この方法により、水素化ポリゲルマシランおよび水素化オリゴゲルマシランも調製することが可能である。水素化オリゴゲルマシランは、２≦ｎ≦８の範囲から選択される鎖長ｎ＝ｘ＋ｙを有する。これらの実験式は、ＧｅxＳｉyＺz（式中、ｘ＋ｙ≧２であり、ｘ＋ｙ≦ｚ≦２（ｘ＋ｙ）＋２である）である。水素化ポリゲルマシランは、ｎ＞８の鎖長ｎ＝ｘ＋ｙ、および混合物についての実験式ＧｅxＳｉyＺzを有する。原則として、２≦ｎ≦６の鎖長が短鎖と称され、ｎ＞６の鎖長が長鎖と称される。「鎖長」は、互いに直接結合したケイ素原子および／またはゲルマニウム原子の数を意味する。
【００１４】
ハロゲン化ポリゲルマシランは、熱的に調製されたハロゲン化ポリゲルマシランおよびプラズマ化学反応によって調製されたハロゲン化ポリゲルマシランから選択され得る。熱的に調製されたハロゲン化ポリゲルマシランは、大部分が分枝を含まない場合があるプラズマ化学反応によって調製されたハロゲン化ポリゲルマシランよりも高い割合で分枝を有し得る。ハロゲン化ポリゲルマシランは、純粋な化合物であっても化合物の混合物であってもよい。
【００１５】
プラズマ化学反応によって調製されたハロゲン化ポリゲルマシランを調製するための方法は、例えば、公報（例えば、特許文献２参照）に開示されている。この公報は、これを参照することにより本明細書に援用されている。
【００１６】
ハロゲン化された、さらに特定すると高度にハロゲン化されたポリゲルマシランは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩ、ならびにこれらの混合物を包含する群から選択される置換基を有し得る。水素化の間に、これらのハロゲンは、置換基としてのＨによって大部分が完全に置き換えられてよい。本明細書において、大部分が完全にとは、少なくとも５０％程度を意味する。この方法によって調製される水素化ポリゲルマシランのハロゲン含量は、２原子％未満、さらに特定すると１原子％未満であってよい。したがって、水素化ポリゲルマシランは、置換基Ｚとして、専ら水素のみを有しても、水素およびハロゲン、例えば塩素を有してもよい。
【００１７】
本特許出願の目的のために、化合物または混合物、すなわち、方法から調製される塩素化ポリゲルマシランおよび水素化ポリゲルマシランの両方の塩素含量は、サンプルの完全な分解およびその後のモール法による塩化物の滴定によって求められる。Ｈ含量は、内部標準を用いた1Ｈ ＮＭＲスペクトルの積分および得られた積分の比較によって求められ、ここで、混合比は既知である。本発明のハロゲン化および水素化ポリゲルマシランのモル質量、ならびにハロゲン化および水素化ポリゲルマシランの混合物の平均モル質量は、凝固点降下を用いて求められる。この状態変数から、ハロゲンおよび／または水素対ケイ素／ゲルマニウムの比を求めることが可能である。
【００１８】
ハロゲン化ポリゲルマシランは、金属水素化物および／または半金属水素化物から選択される、水素化物である水素化剤と反応し得る。金属水素化物および／または半金属水素化物はまた、それぞれ、混合された金属水素化物および／または半金属水素化物、換言すると、種々の金属および／もしくは半金属または金属ならびに有機ラジカルを含有する水素化物も包含する。水素化剤は、ＭＨ、ＭＢＨ4、ＭＢＨ4-xＲx、ＭＡｌＨ4、ＡｌＨxＲ3-x、およびこれらの好適な混合物を包含する群から選択され得る。含まれるかかる剤の例として、ＬｉＡｌＨ4、ＤｉｂＡｌＨ（ジイソブチル＝Ｄｉｂ）、ＬｉＨ、およびＨＣｌがある。ゲルマン−ケイ素骨格を変更することなくハロゲン化ポリゲルマンの水素化を可能にする穏和な水素化剤を優先する。
【００１９】
一実施形態によると、水素化は、−６０℃〜２００℃を包含する範囲から選択される温度で実施され得る。温度範囲は、好ましくは−３０℃〜４０℃、さらに特定すると−１０℃〜２５℃であってよい。さらに、水素化は、１Ｐａ〜２０００ｈＰａ、好ましくは１ｈＰａ〜１５００ｈＰａ、より好ましくは２０ｈＰａ〜１２００ｈＰａを包含する範囲から選択される圧力で実施されてよい。したがって、穏やかな水素化条件は、従来技術と比較して低い圧力および温度に設定される。このように、安定性の低いハロゲン化ポリゲルマシランであっても良好な収率および高い転換率で水素化され得る。
【００２０】
ハロゲン化ポリゲルマシランは、水素化の前に溶媒で希釈されてもよい。この場合における溶媒は、溶媒がハロゲン化ポリゲルマシランに対して不活性であるように、すなわち、ハロゲン化ポリゲルマシランといずれの化学反応も起こさないものが選択される。選択される不活性な溶媒は、アルカン類であっても芳香族類であってもよく、例えば、ベンゼン、トルエンまたはヘキサンである。溶媒の混合物も想定される。水素化は、代替的には、溶解されていないハロゲン化ポリゲルマシランを用いて実施してもよい。
【００２１】
したがって、この方法により、水素化ポリゲルマシランは、良好な収率で、あらゆる所望の鎖長で、危険をほとんど提示しない前駆体によって調製され得る。さらに、前駆体の好適な選択によって、水素化ポリゲルマシランの構造をほぼ決定することが可能である。さらに、ハロゲン化ポリゲルマシランのほぼ完全な水素化が、この方法によって達成され得る。
【００２２】
純粋な化合物または化合物の混合物としての水素化ポリゲルマシランがさらに詳述される。水素化ポリゲルマシランは、水素を含む置換基Ｚ、少なくとも１：１のＺ対ゲルマニウム／ケイ素比、平均式ＳｉaＧｅbＺz（式中、ａ＋ｂ＝１であり、ｚは、１≦ｚ≦３、好ましくは１．５≦ｚ≦３、より好ましくは２≦ｚ≦３から選択される）、および２≦ｎ≦１００の平均鎖長ｎを有する。水素化ポリゲルマシランは、２個のゲルマニウム原子間および／または２個のケイ素原子間および／または１個のゲルマニウム原子と１個のケイ素原子との間のそれぞれに少なくとも１個の直接結合を有し、例えば、純粋な化合物または化合物の混合物であってよい。
【００２３】
用語「純粋な化合物」および「化合物の混合物」に関しては、類似の方法適用に関連させて既に記述している。ひいては、「純粋な」とは、典型的な精密化学基準の下に理解されるということである。したがって、純粋な化合物であっても、少量の不純物、例えば、微量の炭素またはハロゲンを含むことがある。本明細書における少量とは、０．５ｍｏｌ％未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満である。
【００２４】
「鎖長」は、互いに直接結合するケイ素原子および／またはゲルマニウム原子の数を意味する。水素化ポリゲルマシランの鎖長は、さらに特定すると４≦ｎ≦５０、さらに特定すると６≦ｎ≦２０から選択され得る。
【００２５】
したがって、平均式ＧｅaＳｉbＺzは、水素化ポリゲルマシラン中のゲルマニウム原子またはケイ素原子が平均で１〜３個の置換基Ｚを有することを意味することが理解されるべきである。ここでは、直鎖ポリゲルマシランにおいておよびさらには環または分枝状のポリゲルマシランにおいての両方のゲルマニウム原子およびケイ素原子が考慮される。この種の水素化ポリゲルマシランは、その化学的特性に基づいて多様な用途に好適である。
【００２６】
水素化ポリゲルマシランは、上記に従った方法によって調製され得た。したがって、水素化ポリゲルマシランは、ハロゲン化ポリゲルマシランの水素化によって調製される。これにより、調製方法を経ての、水素化ポリゲルマシランの構造は、ハロゲン化ポリゲルマシランの構造から誘導可能であっても、ハロゲン化ポリゲルマシランの構造と一致していてもよい。
【００２７】
例えば、大部分が直鎖状の水素化ポリゲルマシランは、プラズマ化学反応によって調製されたハロゲン化ポリゲルマシランを水素化することによって得ることができ、または高い割合で分枝を有する水素化ポリゲルマシランは、熱的に調製されたハロゲン化ポリゲルマシランを水素化することによって得ることができる。水素化は、大部分が完全に実施されてよく、そのため、ポリゲルマシラン中の置換基Ｚは大部分が水素を含む。本明細書における「大部分」とは、同じく、置換基中の水素の割合が少なくとも５０％であることを意味する。しかし、水素化は、完全に進行して、置換基Ｚとして１００％の割合で水素であってもよい。
【００２８】
一実施形態によると、水素化ポリゲルマシランは、ゲルマニウム原子とケイ素原子との間に少なくとも０．０００１ｍｏｌ％の直接結合を有し得る。したがって、ポリゲルマンおよびポリシランの混合物だけでなく、純粋な形態の化合物ならびに鎖中にゲルマニウムおよびケイ素の両方を含有する混合物の形態の化合物も存在する。
【００２９】
一実施形態によると、水素化ポリゲルマシランは、３個を超える直接結合したゲルマニウム原子および／またはケイ素原子を有するポリゲルマシラン分子の部分を有し得、ここで、これらのゲルマニウム原子およびケイ素原子の少なくとも８％、さらに特定すると１１％超が分枝部位である。この場合における、３個を超える直接結合したゲルマニウム原子および／またはケイ素原子を有するポリゲルマシラン分子の部分は、純粋な化合物であっても、化合物の混合物の場合には水素化ポリゲルマシランの部分であってもよい。各場合において、かかるポリゲルマシラン分子は、ｎ＞３の鎖長を有する。用語「分枝部位」は、２個を超える他のゲルマニウム原子および／またはケイ素原子に結合した、換言すると、置換基Ｚを１個しか有さないまたは全く有さないゲルマニウム原子およびケイ素原子の両方を称する。分枝部位は、例えば、1Ｈ ＮＭＲスペクトルを用いて決定され得る。
【００３０】
化合物の混合物である水素化ポリゲルマシランは、混合物の形態において、混合物中に存在する少なくとも１種の個々の化合物よりも高い溶解性を有し得る。したがって、混合物の少なくとも１種の個々の成分は、化合物の混合物の他の成分と関連する個々の成分よりも低い溶解性を有する。この背景にある理由は、混合物の種々の成分が互いに可溶化剤として作用するからである。原則として、より短い鎖の分子は、より長い鎖の分子よりも良好な溶解性を有するため、化合物の混合物において、より長い鎖の分子の溶解性も改善する。
【００３１】
さらなる一実施形態によると、水素化ポリゲルマシランは、３個を超える直接結合したゲルマニウム原子および／またはケイ素原子を有するポリゲルマシラン分子の部分を有してよく、ここで、これらのポリゲルマシラン分子は、平均式ＳｉaＧｅbＺz（式中、ａ＋ｂ＝１であり、１．９≦ｚ≦２．５である）を有する。さらに特定すると、ｚは、２．０≦ｚ≦２．４から選択されてよい。
【００３２】
さらに、水素化ポリゲルマシランは、ハロゲンをさらに含む置換基Ｚを有してよい。したがって、水素化ポリゲルマシランは、水素の他に、置換基としてハロゲン、例えばＦ、Ｂｒ、ＩもしくはＣｌ、またはこれらの混合物をも有してもよい。この場合、水素化ポリゲルマシラン中のハロゲンの割合は、２原子％未満、さらに特定すると１原子％未満であってよい。したがって、ほんの少量のハロゲン置換基を有する、大部分が水素化されたポリゲルマシランが提供される。
【００３３】
さらに、水素化ポリゲルマシランは、５０原子％超、好ましくは６０原子％超、さらに特定すると６６原子％超である水素の割合を有してよい。このように、水素化ポリゲルマシランは、非常に高い水素の割合を有し、少なくとも１：１の置換基対ケイ素／ゲルマニウム比が、高い水素含量と併せて確立される。
【００３４】
1Ｈ ＮＭＲスペクトルにおいて、水素化ポリゲルマシランは、６．１から２．０ｐｐｍの間、さらに特定すると５から２．１ｐｐｍの間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルを有してよい。この文脈における「有意な」は、積分が全積分の１％を超えることを意味する。さらに、1Ｈ ＮＭＲスペクトルにおいて、水素化ポリゲルマシランは、５．０から２．９ｐｐｍの間、さらに特定すると４．０から３．０の間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルの全積分のシグナル強度の少なくとも８０％を有してよい。
【００３５】
29Ｓｉ ＮＭＲスペクトルにおいて、水素化ポリゲルマシランは、−８０から−１３０ｐｐｍの間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルを有し得る。
【００３６】
さらに、ラマンスペクトルにおいて、水素化ポリゲルマンは、２２５０波数から２０００波数まで、および５５０波数未満の範囲に、有意な生成物バンドを有し得る。ラマンスペクトルに関連する「有意な」とは、最大ピークの強度の１０％超を意味する。
【００３７】
一実施形態によると、水素化ポリゲルマシランは、無色から黄色または象牙色であってよい。水素化ポリゲルマシランは、非結晶質固体または結晶性固体として存在し得る。水素化ポリゲルマシランは、高い粘度を有さないことが好ましい。
【００３８】
さらに、水素化ポリゲルマシランは、不活性溶媒中１０％までの濃度で、少なくとも２０％程度まで可溶性であってよい。これは、水素化ポリゲルマシランの化合物の混合物の少なくとも１種の化合物が、不活性溶媒に易溶性であることを意味する。不活性溶媒は、水素化ポリゲルマシランと反応しない溶媒である。例えば、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサン、ＳｉＣｌ4、およびＧｅＣｌ4を包含する群から選択される溶媒を選択することが可能である。
【００３９】
上記化合物の混合物の易溶性の水素化ポリゲルマシランは、減圧下に２０％超の程度まで、好ましくは８０％超の程度まで分解することなく蒸留可能および／または揮発性であってよい。この場合における減圧は、好ましくは１〜１００Ｐａを含む。したがって、水素化ポリゲルマシランは、効果的に単離され得る。
【００４０】
上記の水素化ポリゲルマシランから製造されるケイ素−ゲルマニウム層がさらに詳述される。
【００４１】
水素化ポリゲルマシランは、ひいては、ケイ素−ゲルマニウム層の製造のために工業規模で容易に入手可能である出発化合物である。水素化ポリゲルマシランは、５００℃未満、好ましくは４５０℃未満の低い熱分解温度の結果として、単一源の前駆体であり、これを用いて、低温において、複数の層の形態でケイ素−ゲルマニウム合金を基材に堆積することが可能である。低い熱分解温度により、担体層、例えばガラスの担体層用の、およびケイ素−ゲルマニウム層が適用される基材用の材料の比較的多くの選択が可能となる。さらに、得られるケイ素−ゲルマニウム層内への担体材料からの不純物の拡散が減少または回避されるだろう。
【００４２】
この種のケイ素−ゲルマニウム層は、例えば、太陽電池産業において、またはエレクトロニクス産業において用いられ得る。例えば、導電性ポリマーまたは発光ダイオードの製造に関しての有機金属化学における適用がさらに想到可能である。
【００４３】
基材にケイ素−ゲルマニウム層を製造するための方法であって、Ａ）固体または溶解された上記の水素化ポリゲルマシランを基材に適用するステップ、およびＢ）水素化ポリゲルマシランを熱分解するステップを含む方法が詳述される。この方法により、高い収率および高い転換率で、水素化ポリゲルマシランから製造されるケイ素−ゲルマニウム層が得られる。水素化ポリゲルマシランは、ケイ素前駆体およびゲルマニウム前駆体の従来の混合物よりも高い収率および高い転換率で処理されて、ケイ素−ゲルマニウム層を形成することができる。これに関連して、溶解されたまたは固体の水素化ポリゲルマシランは、容易な方法で基材に適用され得る。したがって、ＣＶＤ（化学気相蒸着）もＰＶＤ（物理気相蒸着）もプラズマ蒸着も必要でない。したがって、ケイ素−ゲルマニウム層を製造する簡潔化された方法が提供される。
【００４４】
水素化ポリゲルマシランの調製に関する実施例を以下に示す。
【００４５】
ＧｅＣｌ4とＳｉＣｌ4およびＨ2とのプラズマ反応によって生成されるポリクロロゲルマシラン（ＰＣＧＳ）は、高粘性油または固体の形態をとり、それぞれ、黄色から橙色−褐色までの色を有する。８．５ｇ（６０ｍｍｏｌ、ＧｅＣｌ2当量）のＰＣＧＳを４０ｍｌの無水ベンゼンと混合し、結果として、部分的に溶解させる。０℃において、２６ｍｌのジイソブチルアルミニウムヒドリド（１４５ｍｍｏｌ、約２０％過剰）を３０分間にわたって滴加する。約１時間にわたって橙色の沈降物が反応して淡黄色の粉末を形成する。反応混合物を、その後１６時間撹拌し、この間に、室温まで加温する。固体を濾過によって単離し、２５ｍｌの無水ヘキサンで２回洗浄する。減圧下に乾燥した後、２．１ｇの水素化ポリゲルマシランを単離する。
【００４６】
本発明は、実施例に基づいた記載によっては制限されない。代わりに、本発明は、いかなる新規の特徴およびさらには特徴のいかなる組み合わせも包含し、これらは、かかる特徴または組み合わせ自体が特許請求の範囲または実施例に明確に詳述されていなくても、特許請求の範囲における特徴のあらゆる組み合わせを特に含む。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素化ポリゲルマシランを純粋な化合物または化合物の混合物として調製するための方法であって、ハロゲン化ポリゲルマシランが水素化される方法。
【請求項２】
前記ハロゲン化ポリゲルマシランが、熱的に調製されたハロゲン化ポリゲルマシランおよびプラズマ化学反応によって調製されたハロゲン化ポリゲルマシランから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ハロゲン化ポリゲルマシランが、金属水素化物および／または半金属水素化物から選択される、水素化物である水素化剤と反応する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記水素化剤が、ＭＨ、ＭＢＨ4、ＭＢＨ4-xＲx、ＭＡｌＨ4、ＡｌＨxＲ3-x、およびこれらの混合物を包含する群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記水素化が、−６０℃〜２００℃を包含する範囲から選択される温度で実施される、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記水素化が、１Ｐａ〜２０００ｈＰａを包含する範囲から選択される圧力で実施される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ハロゲン化ポリゲルマシランが、水素化の前に溶媒で希釈される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
純粋な化合物または化合物の混合物としての水素化ポリゲルマシランであって、
水素を含む置換基Ｚと、
少なくとも１：１のＺ対ゲルマニウム／ケイ素比と、
平均式ＳｉaＧｅbＺz（式中、ａ＋ｂ＝１であり、ｚは１≦ｚ≦３から選択される）と、
２≦ｎ≦１００の平均鎖長ｎと
を有する水素化ポリゲルマシラン。
【請求項９】
請求項１から７に記載の方法によって調製される、請求項８に記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１０】
ゲルマニウム原子とケイ素原子との間に少なくとも０．０００１ｍｏｌ％の直接結合を有する、請求項８および９のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１１】
３個を超える直接結合したゲルマニウム原子および／またはケイ素原子を有するポリゲルマシラン分子の部分を有し、これらのゲルマニウム原子および／またはケイ素原子の少なくとも８％が分枝部位である、請求項８から１０のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１２】
化合物の混合物であり、前記混合物が、前記混合物中に存在する少なくとも１種の個々の化合物よりも高い溶解性を有する、請求項８から１１のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１３】
３個を超える直接結合したゲルマニウム原子および／またはケイ素原子を有するポリゲルマシラン分子の部分を有し、これらのポリゲルマシラン分子が、平均式ＳｉaＧｅbＺz（式中、ａ＋ｂ＝１であり、１．９≦ｚ≦２．５である）を有する、請求項８から１２のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１４】
Ｚが、ハロゲンをさらに包含する、請求項８から１３のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１５】
ハロゲンの割合が２原子％未満である、請求項１４に記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１６】
水素の割合が５０原子％超である、請求項８から１５のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１７】
1Ｈ ＮＭＲスペクトルにおいて、６．１から２．０ｐｐｍの間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルを有する、請求項８から１６のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１８】
1Ｈ ＮＭＲスペクトルにおいて、５．０から２．９ｐｐｍの間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルの全積分のシグナル強度の少なくとも８０％を有する、請求項８から１７のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１９】
29Ｓｉ ＮＭＲスペクトルにおいて、−８０から−１３０ｐｐｍの間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルを有する、請求項８から１８のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２０】
ラマンスペクトルにおいて、２２５０波数から２０００波数まで、および５５０波数未満の範囲に、有意な生成物バンドを有する、請求項８から１９のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２１】
無色から黄色または象牙色である、請求項８から２０のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２２】
非結晶質固体または結晶性固体として存在する、請求項８から２１のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２３】
不活性溶媒中１０％までの濃度で、少なくとも２０％程度まで可溶性である、請求項８から２２のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２４】
易溶性の水素化ポリゲルマシランが、減圧下に２０％超の程度まで分解することなく蒸留可能および／または揮発性である、請求項２３に記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２５】
請求項８から２４に記載の水素化ポリゲルマシランから製造されるケイ素−ゲルマニウム層。
【請求項２６】
基材にケイ素−ゲルマニウム層を製造するための方法であって、
Ａ）固体または溶解された、請求項８〜２４に記載の水素化ポリゲルマシランを基材に適用するステップ、および
Ｂ）前記水素化ポリゲルマシランを熱分解するステップ
を含む方法。
【請求項１】
水素化ポリゲルマシランを純粋な化合物または化合物の混合物として調製するための方法であって、ハロゲン化ポリゲルマシランが水素化される方法。
【請求項２】
前記ハロゲン化ポリゲルマシランが、熱的に調製されたハロゲン化ポリゲルマシランおよびプラズマ化学反応によって調製されたハロゲン化ポリゲルマシランから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ハロゲン化ポリゲルマシランが、金属水素化物および／または半金属水素化物から選択される、水素化物である水素化剤と反応する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記水素化剤が、ＭＨ、ＭＢＨ4、ＭＢＨ4-xＲx、ＭＡｌＨ4、ＡｌＨxＲ3-x、およびこれらの混合物を包含する群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記水素化が、−６０℃〜２００℃を包含する範囲から選択される温度で実施される、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記水素化が、１Ｐａ〜２０００ｈＰａを包含する範囲から選択される圧力で実施される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ハロゲン化ポリゲルマシランが、水素化の前に溶媒で希釈される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
純粋な化合物または化合物の混合物としての水素化ポリゲルマシランであって、
水素を含む置換基Ｚと、
少なくとも１：１のＺ対ゲルマニウム／ケイ素比と、
平均式ＳｉaＧｅbＺz（式中、ａ＋ｂ＝１であり、ｚは１≦ｚ≦３から選択される）と、
２≦ｎ≦１００の平均鎖長ｎと
を有する水素化ポリゲルマシラン。
【請求項９】
請求項１から７に記載の方法によって調製される、請求項８に記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１０】
ゲルマニウム原子とケイ素原子との間に少なくとも０．０００１ｍｏｌ％の直接結合を有する、請求項８および９のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１１】
３個を超える直接結合したゲルマニウム原子および／またはケイ素原子を有するポリゲルマシラン分子の部分を有し、これらのゲルマニウム原子および／またはケイ素原子の少なくとも８％が分枝部位である、請求項８から１０のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１２】
化合物の混合物であり、前記混合物が、前記混合物中に存在する少なくとも１種の個々の化合物よりも高い溶解性を有する、請求項８から１１のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１３】
３個を超える直接結合したゲルマニウム原子および／またはケイ素原子を有するポリゲルマシラン分子の部分を有し、これらのポリゲルマシラン分子が、平均式ＳｉaＧｅbＺz（式中、ａ＋ｂ＝１であり、１．９≦ｚ≦２．５である）を有する、請求項８から１２のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１４】
Ｚが、ハロゲンをさらに包含する、請求項８から１３のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１５】
ハロゲンの割合が２原子％未満である、請求項１４に記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１６】
水素の割合が５０原子％超である、請求項８から１５のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１７】
1Ｈ ＮＭＲスペクトルにおいて、６．１から２．０ｐｐｍの間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルを有する、請求項８から１６のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１８】
1Ｈ ＮＭＲスペクトルにおいて、５．０から２．９ｐｐｍの間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルの全積分のシグナル強度の少なくとも８０％を有する、請求項８から１７のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項１９】
29Ｓｉ ＮＭＲスペクトルにおいて、−８０から−１３０ｐｐｍの間の化学シフト範囲に、有意な生成物シグナルを有する、請求項８から１８のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２０】
ラマンスペクトルにおいて、２２５０波数から２０００波数まで、および５５０波数未満の範囲に、有意な生成物バンドを有する、請求項８から１９のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２１】
無色から黄色または象牙色である、請求項８から２０のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２２】
非結晶質固体または結晶性固体として存在する、請求項８から２１のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２３】
不活性溶媒中１０％までの濃度で、少なくとも２０％程度まで可溶性である、請求項８から２２のいずれかに記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２４】
易溶性の水素化ポリゲルマシランが、減圧下に２０％超の程度まで分解することなく蒸留可能および／または揮発性である、請求項２３に記載の水素化ポリゲルマシラン。
【請求項２５】
請求項８から２４に記載の水素化ポリゲルマシランから製造されるケイ素−ゲルマニウム層。
【請求項２６】
基材にケイ素−ゲルマニウム層を製造するための方法であって、
Ａ）固体または溶解された、請求項８〜２４に記載の水素化ポリゲルマシランを基材に適用するステップ、および
Ｂ）前記水素化ポリゲルマシランを熱分解するステップ
を含む方法。
【公表番号】特表２０１３−５１２８４５（Ｐ２０１３−５１２８４５Ａ）
【公表日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４１５３９（Ｐ２０１２−５４１５３９）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６８９９４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６７４１７
【国際公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（５１０３１３３６０）シュパウント プライベート ソシエテ ア レスポンサビリテ リミテ (14)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｐａｗｎｔ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓ．ａ．ｒ．ｌ
【住所又は居所原語表記】１６， Ｒｕｅ Ｊｅａｎ ｌ’Ａｖｅｕｇｌｅ， １１４８ Ｌｕｘｅｍｂｏｕｒｇ， Ｌｕｘｅｍｂｏｕｒｇ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６８９９４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６７４１７
【国際公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（５１０３１３３６０）シュパウント プライベート ソシエテ ア レスポンサビリテ リミテ (14)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｐａｗｎｔ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｓ．ａ．ｒ．ｌ
【住所又は居所原語表記】１６， Ｒｕｅ Ｊｅａｎ ｌ’Ａｖｅｕｇｌｅ， １１４８ Ｌｕｘｅｍｂｏｕｒｇ， Ｌｕｘｅｍｂｏｕｒｇ
【Ｆターム（参考）】
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