CN102762518A - 氧化物烧结体、氧化物混合物、它们的制造方法以及使用它们的靶 - Google Patents

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Abstract

本发明的氧化物烧结体是实质上由锌、钛以及氧构成的氧化物烧结体,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下。本发明的氧化物混合物,由氧化锌以及氧化钛构成,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下。通过使用本发明的氧化物烧结体或氧化物混合物,能够形成具有优良的导电性和化学耐久性的氧化锌系透明导电膜。

Description

氧化物烧结体、氧化物混合物、它们的制造方法以及使用它们的靶
技术领域
本发明涉及氧化物烧结体、氧化物混合物、它们的制造方法以及使用它们的靶。
背景技术
以往,兼具有导电性和透光性的透明导电膜,除了作为太阳能电池、液晶显示元件、其他各种受光元件中的电极等得以利用之外,还在汽车车窗和建筑用红外线反射膜、防静电膜、冷冻陈列柜等中的防雾用透明发热体等广泛的用途中得以利用。特别而言,已知低电阻下导电性优良的透明导电膜适于太阳能电池、液晶、有机电致发光、无机电致发光等的液晶显示元件、和触控屏幕等。
以往,作为透明导电膜,已知例如氧化锡(SnO2)系薄膜、氧化锌(ZnO)系薄膜、以及氧化铟(In2O3)系薄膜。具体而言,作为氧化锡系透明导电膜,已知:包含锑作为掺杂物的膜(ATO)和包含氟作为掺杂物的膜(FTO);作为氧化锌系透明导电膜,已知有:包含铝作为掺杂物的膜(AZO)和包含镓作为掺杂物的膜(GZO);作为氧化铟系透明导电膜,已知有:包含锡作为掺杂物的膜(ITO;氧化铟锡,Indium Tin Oxide)。其中,工业上利用最多的是氧化铟系透明导电膜,尤其是ITO膜,由于在低电阻下导电性优良,因此被广泛实用化。
在形成这样的透明导电膜时,以往,在工业上广泛使用溅射法、离子镀法、脉冲激光沉积法(PLD法)、电子束(EB)蒸镀法、喷雾法、溶胶凝胶法等。在这些成膜方法中,作为膜原料使用的靶,由包含构成要成膜的膜的金属元素的固体构成,由金属、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等的烧结体或混合物、根据情况的单晶形成。
例如,通过溅射法形成ITO这样的氧化物的膜时,作为靶,通常使用由构成膜的金属元素构成的合金靶(ITO膜的情况下为In-Sn合金)、或者对包含构成膜的金属元素的氧化物进行烧结或混合而得到的氧化物靶(ITO膜的情况下为由In-Sn-O构成的烧结体或混合物)。然而,在使用合金靶时,所形成的膜中的氧全部从气氛中的氧气供给,因此,气氛中的氧气量容易发生变动,其结果,有时难以将依赖于气氛中的氧气量的成膜速度和所得到的膜的特性(比电阻、透射率)保持一定。另一方面,在使用氧化物靶的情况下,供给到膜的氧的一部分由靶自身供给,仅不足部分由气氛中的氧气供给,因此,与使用合金靶的情况相比,气氛中的氧气量的变动能够得以抑制,其结果,能够容易地制造具有一定的膜厚、且具有一定的膜特性的透明导电膜。因此,至今作为工业上使用的靶,一直使用氧化物靶(即氧化物烧结体或氧化物混合物)。
但是,如ITO膜那样的氧化铟系的透明导电膜,作为其必须原料的In(铟)由于是稀有金属,因此,价格高并且有可能资源枯竭,而且具有毒性,有可能对环境和人体带来不良影响,因此,近年来,期望能代替ITO膜的在工业上可以广泛使用的透明导电膜。其中,能够利用溅射法进行工业制造的氧化锌系透明导电膜备受瞩目,为了提高其导电性能不断进行研究。具体而言,为了提高导电性,已经进行了在ZnO中掺杂多种掺杂物的尝试,报道了多种掺杂物各自的最佳掺杂量和最低电阻率(非专利文献1)。根据该报道,例如示出了:在掺杂TiO2的情况下,掺杂量最佳为2重量%,此时的最低电阻率为5.6×10-4Ω·cm。这样,氧化锌系透明导电膜不断改善为在实验室水平下得到不逊于ITO膜的程度的低电阻。但是,至今的氧化锌系透明导电膜在导电性的方面优良,但存在耐热性、耐湿性、耐化学品性(耐碱性、耐酸性)等化学方面的耐久性较差的缺点。
另外,氧化锌系透明导电膜,如上所述缺乏耐化学品性(耐酸性、耐碱性),因此,在需要对氧化锌系透明导电膜实施期望的形状的图案形成的情况(例如在用于元件等用途的情况)下,不存在适当的湿式蚀刻液,存在无法良好地进行图案形成的问题。详细而言,氧化锌具有在酸和碱中的溶解速度非常高的性质,因此,使用酸或碱对氧化锌系透明导电膜进行蚀刻时,蚀刻速度非常大(具体而言,与ITO膜相比为100倍以上),立即溶解,无法得到良好的图案形状。另一方面,氧化锡系透明导电膜的耐化学品性(耐酸性、耐碱性)优良,相对于酸和碱是稳定的,因此,在通常的蚀刻液中难以使其溶解,反言之,具有无法利用湿式蚀刻进行图案形成的问题。因此,迄今为止,氧化锌系透明导电膜和氧化锡系透明导电膜,具有只能应用于无需进行图案形成的用途的缺点。因此,作为能够实现氧化锌系薄膜的图案形成的方法,提出了以特定的酸作为蚀刻液,并且掺杂特定的元素,由此,能够较将蚀刻速度抑制在较低水平(专利文献1)。具体而言,公开了:在ZnO中掺杂有6原子%的Ti(其中,“原子%”为添加元素的原子个数相对于锌和添加元素的总原子个数100)的氧化锌系薄膜的蚀刻例、和在ZnO中掺杂有3原子%的Ti的氧化锌系薄膜的蚀刻例。
但是,对于专利文献1中公开的氧化锌系薄膜而言,蚀刻速度的抑制效果不充分,有时难以可靠地控制蚀刻速度。而且,在要将该薄膜作为代替ITO膜的导电性膜来利用的情况下,该导电性未必是令人满意的水平。
另外,也已知氧化锌系透明导电膜的环境和化学上的脆弱性可以通过添加不同种类的金属元素来进行控制。特别而言,在专利文献2中记载了通过在氧化锌中添加具有非常强的耐久性的氧化钛(TiO2),氧化锌系透明导电膜的耐久性提高。
但是,专利文献2中,在作为2价元素的锌元素的结晶中位(結晶中サィト)发生作为4价元素的Ti元素的置换固溶,因此,由于电荷的平衡的崩溃大、结晶结构的变形大、以及成为离子性杂质散射的主要原因,因此,难以显示出充分的导电性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-159814号公报
专利文献2:日本特许第4295811号
非专利文献
非专利文献1:月刊ディスプレィ、1999年9月号、p10~“ZnO系透明導電膜の動向”
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的第一课题在于,提供适合得到兼具有优良的导电性和化学耐久性的氧化锌系透明导电膜的氧化物烧结体和氧化物混合物、它们的制造方法以及使用它们的靶。本发明的第二课题在于,提供兼具有优良的导电性和化学耐久性的氧化锌系透明导电膜的形成方法、通过该方法形成的氧化锌系透明导电膜、以及具有该膜的透明导电性基板。本发明的第三课题在于,提供一种图案形成方法,其在图案形成时的蚀刻速度充分低,可容易并且可靠地控制蚀刻速度,能够得到具有良好的图案形状、并且导电性也高的氧化锌系薄膜。
用于解决问题的方法
本发明人为了解决上述课题,反复进行了深入的研究,结果发现包括以下构成的解决方法,从而完成了本发明。
即,本发明的氧化物烧结体,实质上由锌、钛以及氧构成,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下。
本发明的氧化物烧结体的制造方法为如下方法:在将包含以下(A)和/或(B)的原料粉末成形后,将所得到的成形体在惰性气氛中、真空中或还原气氛中、600℃~1500℃下进行烧结,
(A)氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末,
(B)钛酸锌化合物粉末。
本发明的氧化物烧结体的制造方法为如下方法:在将包含以下(A)和/或(B)的原料粉末成形后,将所得到的成形体在大气气氛中或氧化气氛中、600℃~1500℃下进行烧结,然后,进一步在惰性气氛中、真空中或还原气氛中实施退火处理,
(A)氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末,
(B)钛酸锌化合物粉末。
本发明的氧化物混合物,由氧化锌以及氧化钛构成,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下。
本发明的氧化物混合物的制造方法为如下方法:在将包含氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末的原料粉末成形后,对所得到的成形体在大气气氛中、惰性气氛中,真空中或还原气氛中、50℃以上且低于600℃下实施退火处理。
本发明的靶是对上述氧化物烧结体或上述氧化物混合物进行加工而得到的靶。
本发明的氧化锌系透明导电膜的形成方法为如下方法:通过选自由脉冲激光沉积法(PLD法)、溅射法、离子镀法以及电子束(EB)蒸镀法组成的组中的一种,形成氧化锌系透明导电膜,其中,使用对实质上由锌、钛以及氧构成、钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下氧化物烧结体或氧化物混合物进行加工而得到的靶。
本发明的氧化锌系透明导电膜,是通过上述氧化锌系透明导电膜的形成方法形成的膜。
本发明的透明导电性基板,是在透明基材上具备上述氧化锌系透明导电膜的基板。
本发明的氧化锌系透明导电膜形成材料,由如下氧化物混合物或氧化物烧结体构成,所述氧化物混合物或氧化物烧结体中,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下,以氧化锌作为主成分,包含镓以及铝中的至少一种的氧化物、和氧化钛,镓或铝的原子数相对于全部金属原子数的比例为0.5%以上且6%以下,并且上述氧化钛为式TiO2-X(X=0.1~1)表示的低原子价氧化钛。
本发明的第二靶是对氧化锌系透明导电膜形成材料进行加工而得到的靶。
本发明的第二氧化锌系透明导电膜的形成方法为如下方法:使用上述第二靶,通过溅射法、离子镀法、脉冲激光沉积法(PLD法)或电子束(EB)蒸镀法,形成氧化锌系透明导电膜。
本发明的透明导电性基板,是在透明基材上具备通过上述透明导电膜的形成方法形成的氧化锌系透明导电膜的基板。
本发明的图案形成方法是用酸对氧化锌系薄膜进行蚀刻来形成图案的方法,其中,上述氧化锌系薄膜是以氧化锌作为主成分、钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下薄膜。
发明效果
根据本发明,通过溅射法、离子镀法、PLD法或EB蒸镀法,能够形成具有优良的导电性和化学耐久性的氧化锌系透明导电膜。这样形成的透明导电膜也具有并非必需作为稀有金属、且具有毒性的铟的优点,因此,在工业上极有用。而且,根据本发明,能够得到具有良好的图案形状、并且导电性也高的氧化锌系透明导电膜。
附图说明
图1是表示在本发明中能够适合使用的离子镀装置的一例的示意图。
具体实施方式
(氧化物烧结体)
本发明的氧化物烧结体,是实质上由锌、钛以及氧构成的钛掺杂氧化锌的烧结体。其中,“实质上”是指构成氧化物烧结体的全部原子的99%以上由锌、钛或氧构成。
对于本发明的氧化物烧结体而言,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下。在该Ti/(Zn+Ti)的值为0.02以下情况下,使用氧化物烧结体作为靶而形成的膜的耐化学品性等化学耐久性变得不充分,而且,在氧化物烧结体中难以形成钛酸锌化合物,因此,烧结体的强度降低,难以加工成靶。另一方面,Ti/(Zn+Ti)的值超过0.1的情况下,如后所述,期望不被包含在氧化物烧结体中的氧化钛结晶相形成的可能性高,以该氧化物烧结体作为靶而形成的膜的导电性和透明性有降低的倾向。上述原子数比优选Ti/(Zn+Ti)=0.025~0.09、更优选Ti/(Zn+Ti)=0.03~0.09、进一步优选Ti/(Zn+Ti)=0.03~0.08、最优选Ti/(Zn+Ti)=0.04~0.08。
本发明的氧化物烧结体,优选由氧化锌相和钛酸锌化合物相构成、或者由钛酸锌化合物相构成。例如,即使在苛刻的条件(高电功率等)下成膜,如上所述在氧化物烧结体中包含钛酸锌化合物相时,烧结体自身的强度增加,因此难以产生裂纹。作为钛酸锌化合物,例如,除了ZnTiO3和Zn2TiO4之外,还可以列举:在这些化合物的锌位固溶有钛元素的化合物、引入了氧缺损的化合物、Zn/Ti比略微偏移这些化合物的非化学计量组成的化合物。另外,作为氧化锌,例如,除了ZnO之外,还可以列举:在其中固溶有钛元素的化合物、引入了氧缺损的化合物、和由于锌缺损而成为非化学计量组成的化合物。氧化锌相通常具有纤锌矿型结构。
本发明的氧化物烧结体,优选实质上不含有氧化钛的结晶相。在氧化物烧结体中含有氧化钛的结晶相时,所得到的膜有可能欠缺比电阻等物性的均匀性。对于本发明的氧化物烧结体而言,上述Ti/(Zn+Ti)的值为0.1以下,因此,通常,氧化钛与氧化锌完全反应,在氧化物烧结体中难以生成氧化钛结晶相。需要说明的是,作为氧化钛的结晶相,例如,除了TiO2、Ti2O3、TiO之外,还可以列举在这些结晶中固溶有Zn等其他元素的物质。
本发明的氧化物烧结体,优选还含有选自由镓、铝、锡、硅、锗、锆以及铪组成的组中的至少一种元素(以下,有时记载成“添加元素”)。通过含有这样的添加元素,除了能够使使用氧化物烧结体作为靶而形成的膜的比电阻降低之外,还能够使氧化物烧结体自身的比电阻降低。例如,直流溅射时的成膜速度依赖于形成溅射靶的氧化物烧结体的比电阻,通过降低氧化物烧结体自身的比电阻,能够使成膜时的生产率提高。在含有添加元素的情况下,以原子比计,其总含量相对于构成氧化物烧结体的全部金属元素的总量优选为0.05%以下。添加元素的含量超过0.05%时,使用氧化物烧结体作为靶而形成的膜的比电阻有可能增大。
添加元素可以以氧化物的形式存在于氧化物烧结体中,也可以以在氧化锌相的锌位发生置换(固溶)的形式存在,也可以以在钛酸锌化合物相的钛位和/或锌位发生置换(固溶)的形式存在。
本发明的氧化物烧结体,除了含有作为必须元素和添加元素的锌和钛之外,还可以含有作为杂质的例如铟、铱、钌、铼等其他元素。以原子比计,作为杂质含有的元素的总含量相对于构成氧化物烧结体的全部金属元素的总量优选为0.5%以下。
本发明的氧化物烧结体的比电阻优选为5kΩ·cm以下。例如,直流溅射时的成膜速度依赖于形成溅射靶的氧化物烧结体的比电阻,因此,在氧化物烧结体的比电阻超过5kΩ·cm时,有可能无法通过直流溅射进行稳定的成膜。如果考虑成膜时的生产率,则本发明的氧化物烧结体的比电阻越低越优选,具体而言,可以为100Ω·cm以下。
本发明的氧化物烧结体,优选通过后述的本发明的氧化物烧结体的制造方法得到,但并不限于通过这些制造方法得到的氧化物烧结体。例如,也可以是将组合钛金属与氧化锌粉末或者氢氧化锌粉末而成的粉末、或者组合氧化钛与锌金属而成的粉末作为原料粉末得到的氧化物烧结体。通常,将氧化物烧结体在还原气氛中进行烧结的情况下,通过氧缺损的引入,氧化物烧结体的比电阻降低,在氧化气氛中进行烧结的情况下,比电阻增高。
(氧化物烧结体的制造方法)
本发明的氧化物烧结体的制造方法为如下方法:在将包含以下(A)和/或(B)的原料粉末成形后,对所得到的成形体进行烧结,由此,得到上述本发明的氧化物烧结体,
(A)氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末,
(B)钛酸锌化合物粉末。
作为原料粉末,只要是氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末、或者包含钛酸锌化合物粉末的粉末即可,也可以是氧化钛粉末、氧化锌粉末与钛酸锌化合物粉末的混合粉末或者氧化钛粉末、氢氧化锌粉末与钛酸锌化合物粉末的混合粉末。优选包含氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末的原料粉末。如上所述,例如,将组合钛金属与氧化锌粉末或者氢氧化锌粉末而成的粉末、或者组合氧化钛与锌金属而成的粉末作为原料粉末,也能得到本发明的氧化物烧结体,但在该情况下,在氧化物烧结体中容易存在钛和锌的金属粒子,将其作为靶进行成膜时,在成膜中靶表面的金属粒子发生熔融,无法从靶中释放出来,具有所得到的膜的组成和靶的组成大为不同的倾向。
作为氧化钛粉末,可以使用由4价的钛构成的氧化钛(TiO2)、由3价的钛构成的氧化钛(Ti2O3)、由2价的钛构成的氧化钛(TiO)等的粉末,特别优选使用Ti2O3的粉末。可以认为是由于,Ti2O3的结晶结构为三方晶,与其混合的氧化锌具有六方晶的纤锌矿型结构,因此,结晶结构的对称性一致,在进行固相烧结时容易发生置换固溶。氧化钛粉末的纯度优选为99重量%以上。
低原子价氧化钛不仅是TiO(II)、Ti2O3(III)这样的具有整数的原子价的氧化钛,也包括Ti3O5、Ti4O7、Ti6O11、Ti5O9、Ti8O15等由式TiO2-X(X=0.1~1)表示的范围的氧化钛。由式TiO2-X(X=0.1~1)表示的低原子价氧化钛可以为低原子价氧化钛的混合物。通常,能够通过将氧化钛(TiO2)在氢气气氛等还原气氛中,使用碳等作为还原剂,进行加热来制作。通过调节氢气浓度、作为还原剂的碳量、加热温度,能够控制低原子价氧化钛的混合物的比例。该低原子价氧化钛的结构,可以通过X射线衍射装置(X-ray diffraction、XRD)、X射线光电子分光装置(X-ray Photoelectron Spectroscopy、XPS)等仪器分析的结果确认。
作为氧化锌粉末,通常,使用纤锌矿型结构的ZnO等的粉末,另外,也可以使用将该ZnO预先在还原气氛中煅烧而含有氧缺损的粉末。氧化锌粉末的纯度优选为99重量%以上。作为氢氧化锌粉末,可以为非晶质或者结晶质的任意一种。作为钛酸锌化合物,可以使用ZnTiO3、Zn2TiO4等的粉末,特别优选使用Zn2TiO4的粉末。作为原料粉末使用的各化合物(粉末)的平均粒径,各自优选为5μm以下,更优选为1μm以下。需要说明的是,原料粉末的BET比表面积没有特别限定。
作为原料粉末,使用混合粉末时的各粉末的混合比例,可以根据分别使用的化合物(粉末)的种类进行适当设定,以使最终得到的氧化物烧结体中以原子数比计Ti/(Zn+Ti)的值达到上述范围。此时,锌与钛相比,蒸气压高,考虑到进行烧结时容易挥散,与期望的氧化物烧结体的目标组成(Zn与Ti的原子数比)相比,优选预先以锌的量增多的方式设定混合比例。具体而言,锌的挥散的容易性,根据烧结时的气氛而不同,例如,使用氧化锌粉末的情况下,在大气气氛和氧化气氛中,仅发生氧化锌粉末自身的挥散,但在还原气氛中进行烧结时,氧化锌被还原,容易形成与氧化锌相比更加容易挥散的金属锌,因此,锌的消失量增加(但是,如后所述,一旦进行烧结后,在还原气氛中实施退火处理的情况下,在实施退火处理的时刻已经形成复合氧化物,因此,锌难以挥散)。因此,关于相对于目标组成事先增加何种程度的锌量,考虑烧结的气氛等进行设定即可,例如,在大气气氛和氧化气氛中进行烧结的情况下,设定成作为期望的原子数比的量的约1.0~约1.05倍即可,在还原气氛中进行烧结的情况下,设定成作为期望的原子数比的量的约1.1~约1.3倍即可。作为原料粉末分别使用的化合物(粉末),各自可以为仅仅一种,也可以并用两种以上。
对原料粉末进行成形时的方法,没有特别限定,例如,可以将原料粉末混合,并对所得到的混合物进行成形。对于混合而言,例如可以通过使用球磨机、振动磨机、磨碎机、戴诺磨机、动态磨机等公知的混合方法进行。在湿式的情况下,可以将原料粉末和水系溶剂混合,并对所得到的浆料充分进行混合后,进行固液分离、干燥、制粒,对所得到的制粒物进行成形。湿式混合例如可以通过使用硬质ZrO2球等的湿式球磨机或振动磨机进行,使用湿式球磨机和振动磨机时的混合时间,优选为约12小时~约78小时。需要说明的是,也可以对原料粉末直接进行干式混合,但更优选湿式混合。关于固液分离、干燥以及制粒,可以分别采用公知的方法。对所得到的制粒物进行成形时,例如,可以将制粒物装入型箱(型枠)中,使用冷压或冷等静压(CIP)等的冷成形机、单轴加压机等,施加1ton/cm2以上的压力进行成形。此时,使用热加压机等在热环境中进行成形时,在制造成本的方面变得不利,并且难以得到大型烧结体。需要说明的是,得到作为成形体的制粒物时,可以在干燥后通过公知的方法进行制粒,该情况下,优选与原料粉末一起也混合粘合剂。作为粘合剂,可以列举例如聚乙烯醇、乙酸乙烯酯等。
所得到的成形体的烧结,在惰性气氛(氮气、氩气、氦气、氖气等)、真空、还原气氛(二氧化碳、氢气、氨等)、大气气氛以及氧化气氛(氧浓度比大气更高的气氛)的任意一种气氛中,600℃~1500℃下进行。另外,在大气气氛中或者氧化气氛中进行烧结的情况下,优选之后再在惰性气氛中、真空中或还原气氛中实施退火处理。在该大气气氛中或者氧化气氛中进行烧结后实施的惰性气氛中、真空中或还原气氛中的退火处理,是用于使氧化物烧结体中产生氧缺损、降低比电阻而进行的处理。因此,在惰性气氛中、真空中或还原气氛中进行烧结时,在期望比电阻进一步降低的情况下,优选在烧结后实施退火处理。
在任意一种气氛中进行烧结时,烧结温度优选为600℃~1700℃、更优选为600℃~1500℃、进一步优选为1000℃~1500℃、最优选为1000℃~1300℃。烧结温度低于600℃时,烧结没有充分进行,因此,靶密度降低,另一方面,超过1500℃时,氧化锌自身分解而消失。在使烧结密度变均匀的方面,将成形体升温至上述烧结温度时,优选直到1000℃使升温速度为5℃/分钟~10℃/分钟,超过1000℃至1500℃时使升温速度为1℃/分钟~4℃/分钟。
对于烧结而言,例如,通过在将成形体埋入ZnO粉体内的状态下防止分解的同时来进行,由此,优选使所得到的烧结体的密度为80%以上、更优选为90%的高密度。由高密度的烧结体构成的靶,由于能够减少具有导致膜品质的降低、即特别是导致在fs-PLD法的情况下的结晶性以及表面形态的降低的可能性的烧蚀内的微粒,因而优选。
烧结时间(即,烧结温度下的保持时间)优选为0.5~48小时、更优选为3~15小时。
烧结没有特别限制,可以使用电炉、煤气炉、还原炉等进行,能够采用常压煅烧法、热压法、热等静压(HIP)法、放电等离子体烧结(SPS)法、冷等静压(CIP)法等公知的方法。
作为实施退火处理时的气氛,可以列举由选自由氮气、氩气、氦气、二氧化碳和氢气组成的组中的至少一种气体构成的气氛以及真空。作为退火处理的方法,例如,能够通过在引入氮气、氩气、氦气、二氧化碳、氢气等非氧化性气体的同时在常压下加热的方法、在真空(优选为2Pa以下)下加热的方法等进行,从制造成本的观点出发,前者的在常压下进行的方法有利。
退火温度(加热温度)优选为1000℃~1400℃、更优选1100℃~1300℃。退火时间(加热时间)优选为7小时~15小时、更优选为8小时~12小时。退火温度低于1000℃时,通过退火处理引入的氧缺损有可能不充分。另一方面,超过1400℃时,锌变得容易挥散,所得到的氧化物烧结体的组成(Zn与Ti的原子数比)有可能与期望的比率不同。
(氧化物混合物)
本发明的氧化物混合物,由氧化锌和氧化钛构成。即,本发明的氧化物混合物是实质上由锌、钛以及氧构成的混合物。其中,“实质上”是指构成氧化物混合物的全部原子的99%以上由锌、钛或氧构成。
本发明的氧化物混合物,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下。Ti/(Zn+Ti)的值为0.02以下的情况下,使用该氧化物混合物作为靶而形成的膜的耐化学品性等化学耐久性变得不充分。上述原子数比优选为Ti/(Zn+Ti)=0.025~0.09、更优选Ti/(Zn+Ti)=0.03~0.09、进一步优选Ti/(Zn+Ti)=0.03~0.08、最优选Ti/(Zn+Ti)=0.04~0.08。
作为氧化钛,能够使用上述氧化钛粉末。氧化锌通常具有纤锌矿型结构。本发明的氧化物混合物,通过将氧化锌粉末和氧化钛粉末混合,并对其进行成形、例如单轴加压成形等而得到。为了增加氧化物混合物的机械强度,可以对成形后的氧化物混合物在低于600℃下进行加热。如果低于600℃,则氧化锌和氧化钛发生烧结而不会生成复合氧化物等。
氧化钛(III)在存在氧的气氛中(大气气氛以及氧化气氛)、加热至400℃以上时被氧化,变化成氧化钛(IV)。但是,在不存在氧的还原气氛以及惰性气氛中,如果加热温度低于600℃,则能够以混合物的形式存在而不会发生烧结。如果是存在氧的气氛(氧化气氛以及大气气氛),则优选在低于400℃下进行加热。通过这样进行加热,能够提高氧化物混合物的机械强度。由于混合物自身的强度增加,因此,例如作为靶在苛刻的条件(高电功率等)下成膜,也难以产生裂纹。
本发明的氧化物混合物,可以含有上述添加元素和杂质。添加元素和杂质的含量如上。
(氧化物混合物的制造方法)
本发明的氧化物混合物的制造方法为如下方法:通过对氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末进行成形,得到上述本发明的氧化物混合物。作为原料粉末,只要是氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末即可。也可以优选为包含氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末的粉末。作为这些氧化钛粉末、氧化锌粉末以及氢氧化锌粉末,可以使用与上述氧化物烧结体同样的粉末。
在作为原料粉末使用氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末时的各粉末的混合比例,根据分别使用的化合物(粉末)的种类进行适当设定,使最终得到的氧化物混合物中以原子数比计Ti/(Zn+Ti)的值达到上述范围即可。
对原料粉末进行成形时的方法,没有特别限定,例如,通过与上述氧化物烧结体同样的方法进行。
所得到的成形体,为了提高机械强度,加热后进行退火处理。对于退火而言,通过常压退火法、热压法、HIP法、SPS法、CIP法等公知的方法进行。例如,在大气气氛、惰性气氛、真空、还原气氛等气氛(例如,氮气、氩气、氦气、二氧化碳、真空(优选为2Pa以下)、氢气等)或氧化气氛(氧浓度比大气高的气氛)的任意一种气氛中,在50℃以上且低于600℃下进行。另外,在氧化气氛或大气气氛中进行退火的情况下,优选在400℃以下进行。这是由于TiO、Ti2O3被氧化成TiO2。作为氧化钛使用TiO2的情况下,如果低于600℃,则可以为上述气氛的任意一种。另外,从制造成本的观点出发,退火在常压下进行的方法有利。通过退火,能够提高混合成形体的机械强度。在任意一种气氛中进行退火时,退火时间(即,退火温度下的保持时间),优选为1小时~15小时。退火时间低于1小时时,机械强度的提高不充分。
(靶)
本发明的靶,例如是用于通过脉冲激光沉积法(PLD法)、溅射法、离子镀法或电子束(EB)蒸镀法的成膜的靶。需要说明的是,也有时将这样的成膜时使用的固体材料称为“片”,本发明中,包括这些均记载为“靶”。另外,也能够通过真空蒸镀法等其他真空成膜法、化学气相生长法、喷雾CVD法、溶胶凝胶法等一般的成膜方法进行成膜。
本发明的靶,通过将上述本发明的氧化物烧结体或氧化物混合物加工为特定的形状以及特定的尺寸而得到。加工方法没有特别限定,可以采用适当公知的方法。例如,对氧化物烧结体或氧化物混合物实施平面研削等后,切割成预定的尺寸后,贴合到支撑台上,由此,能够得到本发明的靶。另外,根据需要,可以将多个氧化物烧结体或氧化物混合物排列成分割形状,得到大面积的靶(复合靶)。
(脉冲激光沉积法(PLD法))
本发明的氧化锌系透明导电膜的形成方法,可以采用PLD法。关于具体的方法和条件等,除了使用上述靶(膜形成材料)以外,没有特别限制,可以适当采用公知的方法和条件。以下,对于PLD法进行说明,但不限定于这些。
PLD法是在靶等膜形成材料之上使脉冲激光束聚光,利用聚光后的激光脉冲高的功率密度,使靶的表面上的膜形成材料(氧化钛、氧化锌的混合物)消融,形成等离子体,使其在基板表面上堆积。此时,靶与基板二者均在高真空室内设置,通过馈通机构来控制其动作。
在PLD法中最广泛使用的脉冲激光源,为准分子激光。准分子激光具有数纳秒(ns)的脉冲宽度、和UV区内的波长。该典型的注量(能量范围密度),对于典型的10mm2的聚光点为数J/cm2。但是,纳秒激光PLD法中,产生数微米尺寸的大型液滴,因此,不适于工业上的纳秒PLD的广泛使用。因此,作为在PLD法中使用的消融的能量源(脉冲激光源),优选使用飞秒激光或类似的超短脉冲激光。与纳秒激光脉冲相比,飞秒~皮秒的激光脉冲由于其超短的脉冲宽度,因此,峰值功率高很多,另外,消融机理本质上也与纳秒激光消融不同。基本的差别,在飞秒脉冲宽度中,在靶的内部仅产生能够无视的程度的热传导,因此,消融基本上在非熔融状态下发生。因此,如果使用飞秒PLD法(fs-PLD法),则得到不产生液滴的薄膜,因此优选。
通过飞秒PLD法进行成膜时,使用的飞秒脉冲激光的激光束的脉冲宽度通常为10fs~1ps,脉冲能量通常为2μJ~100mJ。最初将束用显微镜放大10倍,然后,用聚光透镜在靶表面上聚光。通过将其较小地聚光,能够将聚光点中的注量(能量密度)在400μm2的点尺寸时最大变化至250J/cm2。由于超短脉冲的非常高的峰值功率(>5×106W),使用飞秒激光时的膜形成材料(含有Ti的ZnO)的消融的阈值,与纳秒脉冲激光的情况相比,比较低。为了将含有Ti的ZnO靶消融,生成消融等离子体,只要注量高于1J/cm2就足够。但是,为了使等离子体羽中的粒子数减少,优选为最大5J/cm2的高注量。
如果使用具有脉冲激光源、对于脉冲激光的波长而言透明的基板、用于对基板进行照射并加热的连续波(CW)红外线激光、和多个靶系统的装置,则能够在透明的基板上使透明的薄膜发生脉冲激光沉积,或者将多层周期结构直接堆积。例如,从基板的背面入射脉冲激光,贯穿基板,在靶上聚光时,从靶消融的膜形成材料附着在与靶相对的基板的表面上。此时,通过使基板相对于靶平移移动,能够变更从基板到靶的距离。如果使基板远离靶,则能够使大面积薄膜成膜。如果将基板极接近于靶,则由于基板/靶间的短距离、以及其基部中的烧蚀的窄角度分布,能够使与基板上激光的聚光点相同程度的尺寸的微小图案成膜。通过使基板沿横向平移移动,则能够使图案结构(例如,周期的线、格子、点)成膜。如果分别在基板/靶间的长距离和短距离中使用不同材料,将两个成膜工艺交替实施,则能够使多层的周期的电介质结构成膜。
将基板搭载在能够最高加热至900℃的基板加热器上。然后,基板调制器在基板的表面上赋予横向以及旋转的动作,可以使用该基板调制器,调节基板与靶之间的距离。另外,真空系统通过用涡轮分子泵进行真空排气,在1.5×10-8Torr的基础压力下动作。在膜的生长中,也能够从吸气口和排气口分別将气体填充至室,例如,能够用0.1~20毫Torr的氧气填充室。
激光束在靶表面上聚光时发生激光消融。在膜的生长中,激光聚光点被固定,另一方面,盘型的靶在其表面垂直轴的周围旋转,沿其表面,在横向上进行来来去去的平移运动。这相当于靶表面上的激光束的扫描。此时,旋转的角速度通常为约1rev/秒。在横向上的平移运动速度通常为约0.3mm/秒,注量通常为约20J/cm-2。脉冲反复频率保持在1kHz。
优选使激光束在靶表面上聚光前,预先将基板加热至最高600℃,释放出气体,然后,将基板用氧等离子体处理约5分钟,由此,从基板上除去由烃引起的污渍。另外,优选使激光束在靶表面上聚光前,预先用约20分钟进行靶表面的预消融(预先消融)。预消融的目的在于,对制造过程中污染的靶表面进行清洗。预消融过程中,在靶与基板之间插入遮板,保护基板表面。
(溅射法)
本发明的氧化锌系透明导电膜的形成方法,可采用溅射法。关于具体的方法和条件等,除了使用上述膜形成材料以外,没有特别限制,可以适当采用公知的溅射法的方法和条件。
利用溅射法的成膜,例如,在溅射装置内设置靶,在该装置内导入溅射气体,施加直流(dc)或高频(rf)或者二者的电场,进行溅射,由此,能够在基板上形成薄膜。
作为溅射气体,通常使用浓度99.995%以上的惰性气体(例如,Ar等)。根据需要,也能够将氧化性气体和还原性气体并用。但是,优选实质上不含有氧气,氧气浓度优选例如低于0.05%。利用溅射法的成膜条件,没有特别限制,例如,能够在压力通常为0.1~10Pa、基板温度通常为25~300℃下进行。
溅射的方式没有特别限制,例如,能够从DC溅射法(直流溅射法)、RF溅射法(高频溅射法)、AC溅射法(交流溅射法)或将它们组合而成的方法中,根据使用的靶的比电阻等适当采用。例如,DC溅射法与其他方式相比,具有成膜速度快、溅射效率优良、而且DC溅射装置廉价、容易控制、电力消耗量也少的优点。但是,这些方法在靶为绝缘体时不能采用。相对于此,关于RF溅射法,靶即使为绝缘体也能够采用。
(离子镀法)
另外,本发明的氧化锌系透明导电膜的形成方法,能够采用离子镀法。离子镀法为如下方法:在作为配设于成膜室内的电极部的基极(ハ一ス)等上配置膜形成材料(蒸镀材料),对该蒸镀材料照射例如氩气等离子体,加热蒸镀材料,使其蒸发,使通过等离子体的蒸镀材料的各粒子在放置于与基极等相对的位置的基板上成膜。关于离子镀法的具体的方法和条件等,除了使用上述膜形成材料以外,没有特别限制,可以适当采用公知的离子镀法的方法和条件。
以下,使用附图对离子镀法的一个实施方式进行说明。图1示出了适于实施离子镀法的离子镀装置的一例。离子镀装置10具备:作为成膜室的真空容器12、作为向真空容器12中供给等离子体束PB的等离子体源的等离子体枪(等离子体束发生器)14、在真空容器12内的底部配置且入射等离子体束PB的阳极构件16、和使保持作为成膜的对象的基板W的基板保持构件WH在阳极构件16的上方适当移动的搬送机构18。
等离子体枪14为压力梯度型,在真空容器12的侧壁上具备其主体部分。通过调节向等离子体枪14的阴极14a、中间电极14b、14c、电磁铁线圈14d以及导向线圈14e中的供电,控制向真空容器12中供给的等离子体束PB的强度和分布状态。需要说明的是,参照符号20a表示成为等离子体束PB的源头的、由Ar等惰性气体构成的载气的导入路径。阳极构件16包括:将等离子体束PB向下方引导的主阳极即基极16a、和在其周围配置的环状的辅助阳极16b。
将基极16a控制成适当的正电位,将从等离子体枪14射出的等离子体束PB向下方吸引。对于基极16a而言,在入射等离子体束PB的中央部形成贯通孔TH,在贯通孔TH中装填蒸镀材料22。蒸镀材料22是成形为柱状或者棒状的片,通过来自等离子体束PB的电流进行加热,升华,生成蒸镀物质。基极16a具有使蒸镀材料22缓慢上升的结构,蒸镀材料22的上端通常从基极16a的贯通孔TH仅突出一定量。
辅助阳极16b由在基极16a的周围同心地配置的环状的容器构成,容器内收容永久磁铁24a和线圈24b。这些永久磁铁24a以及线圈24b为磁场控制构件,在基极16a的正上方形成尖角状磁场,由此,控制入射到基极16a中的等离子体束PB的方向并修正。
搬送机构18具备:在搬送路18a内水平方向上以等间隔排列并且支撑基板保持构件WH的多个滚筒18b、和使滚筒18b旋转而使基板保持构件WH以特定的速度在水平方向上移动的未图示的驱动装置。在基板保持构件WH上保持基板W。该情况下,没有设置搬送基板W的搬送机构18,可以在真空容器12的内部的上方固定配置基板W。
在真空容器12中,氧气容器19中的氧气通过质量流量计21将流量调节至预定量的同时供给。需要说明的是,参照符号20b表示用于供给氧气以外的气氛气体的供给路,另外,参照符号20c表示用于向基极16a中供给Ar等惰性气体的供给路,另外,参照符号20d表示排气系统。
对使用图1的离子镀装置10的离子镀方法进行说明。首先,在配置于真空容器12的下部的基极16a的贯通孔TH中填装蒸镀材料22。另一方面,在基极16a的上方的相对的位置上配置基板W。然后,将与成膜条件对应的工艺气体导入真空容器12的内部。在等离子体枪14的阴极14a与基极16a之间施加直流电压。然后,在等离子体枪14的阴极14a与基极16a之间产生放电,由此,生成等离子体束PB。等离子体束PB,向由导向线圈14和辅助阳极16b内的永久磁铁24a等决定的磁场引导,达到基极16a。此时,向蒸镀材料22的周围供给氩气,因此,能够容易地将等离子体束PB吸引到基极16a中。
缓慢地加热暴露于等离子体中的蒸镀材料22。蒸镀材料22充分被加热时,蒸镀材料22升华,蒸镀物质发生蒸发(射出)。蒸镀物质通过等离子体束PB而发生离子化,在基板W上附着(入射),成膜。需要说明的是,通过永久磁铁24a以及线圈24b控制基极16a的上方的磁场,由此,能够控制蒸镀物质的飞行方向,因此,根据在基极16a的上方的等离子体的活性度分布和基板W的反应性分布,能够调节基板W上的成膜速度分布,从而能够在较大的面积上得到均匀的膜质的薄膜。
真空容器12的氧气分压,没有特别限制,优选调节至0.012Pa以下。另外,根据需要,准备多个等离子体束,也能够在划分出的多个真空室内连续地进行成膜。
(电子束(EB)蒸镀法)
本发明的氧化锌系透明导电膜的形成方法,能够采用电子束(EB)蒸镀法。关于具体的方法和条件等,除了使用上述膜形成材料以外,没有特别限制,可以适当采用公知的电子束(EB)蒸镀法的方法和条件。电子束(EB)蒸镀法中,通过在真空中对原料靶(片)照射电子束,使其加热蒸发,在相对的透明基板上堆积,进行蒸镀,从而能够在透明基板上制作透明导电膜。
(氧化锌系透明导电膜)
本发明的氧化锌系透明导电膜,是通过上述氧化锌系透明导电膜的形成方法形成的由钛掺杂氧化锌构成的透明导电膜。在本发明的氧化锌系透明导电膜中包含的钛与锌的原子数比(Ti/(Zn+Ti))如上。由此,通过钛的掺杂效果,形成能够显示出优良的导电性、并且化学耐久性也优良的膜。该氧化锌系透明导电膜,是钛在氧化锌的纤锌矿的结晶结构的锌位上发生了置换固溶的膜。
本发明的氧化锌系透明导电膜,具有良好的透明性,并且如上所述也兼具有优良的导电性和化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐化学品性(耐碱性、耐酸性)等)。详细而言,本发明的氧化锌系透明导电膜,在不损害透明性以及导电性的情况下,改善了作为现有的氧化锌系透明导电膜(即,不像本发明那样含有特定量的钛的氧化锌系透明导电膜)中的最大缺点的化学耐久性。具体而言,对于现有的氧化锌系透明导电膜而言,虽然依赖于膜厚,但关于耐热性,在200℃的大气气氛中加热30分钟时,比电阻急剧增大,关于耐湿性,在恒温恒湿气氛(温度60℃、相对湿度90%)下保持10小时时,比电阻增大约10倍,保持1000小时时,成为绝缘体。另外,对于现有的氧化锌系透明导电膜的耐化学品性而言,例如在40℃的3%盐酸水溶液或40℃的3%氢氧化钠溶液中浸渍时,10分钟后完全消失。
本发明的氧化锌系透明导电膜的膜厚,根据用途适当设定即可,没有特别限制,优选为50nm~600nm、更优选为100nm~500nm。低于50nm时,有可能无法确保充分的比电阻,另一方面,超过600nm时,有可能在膜上发生着色。
(透明导电性基板)
本发明的透明导电性基板,在透明基材上具备上述氧化锌系透明导电膜。
对于透明基材而言,只要能够在各种成膜方法中维持形状,则没有特别限定。能够使用例如:由各种玻璃等无机材料、热塑性树脂或热固性树脂(例如,环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯硫醚、聚醚砜、聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、三乙酰基纤维素、聚酰亚胺等塑料类)等树脂等形成的板状物、片状物、膜状物等,特别优选为玻璃板、树脂膜或树脂片。透明基材的可见光透射率通常为90%以上、优选95%以上即可。
在作为透明基材使用树脂膜或树脂片的情况下,为了使因成膜受到的损伤分散均匀化,优选通过工业上进行的辊对辊的成膜方法,在控制开卷速度和卷绕速度的同时施加拉伸应力的状态下进行成膜。另外,也可以在将树脂膜或树脂片预先加热的状态下进行成膜,也可以在成膜过程中冷却树脂膜或树脂片。另外,为了缩短因成膜受到破坏的时间,实现树脂膜或树脂片的输送速度的高速化(例如1.0m/分钟以上)也是有效的,该情况下,例如即使进行成膜的树脂膜或树脂片与靶的距离较短,也能够成膜,作为工业性工艺有利。
在透明基材中,根据需要,也可以形成由单层或多层构成的绝缘层、半导体层、气体阻隔层或保护层的任意一种。作为绝缘层,可以列举氧化硅膜和氮氧化硅膜等。作为半导体层,可以列举薄膜晶体管(TFT)等,主要在玻璃基板上形成。作为气体阻隔层,可以列举氧化硅膜、氮氧化硅膜、铝酸镁膜等,作为水蒸气阻隔膜等,在树脂板或者树脂膜上形成。保护层用于保护基材的表面避免划伤和撞击,可以列举Si系、Ti系、丙烯酸树脂类等各种涂层。
本发明的氧化锌系透明导电性基板的比电阻,通常为2×10-3Ω·cm以下,优选1×10-4Ω·cm以下,更优选8×10-4Ω·cm以下。另外,其表面电阻(表面电阻)根据用途而不同,通常为5~10000Ω/□、优选5~300Ω/□、更优选10~300Ω/□。需要说明的是,比电阻以及表面电阻,能够通过例如实施例中后述的方法测定。
本发明的氧化锌系透明导电性基板的透射率,在可见光区内,通常为85%以上、优选90%以上。另外,其总光线透射率优选为80%以上、更优选85%以上,其雾度值优选为10%以下,更优选5%以下即可。需要说明的是,透射率能够通过例如实施例中后述的方法测定。
在本发明的透明导电性基板中,根据需要,作为最外层,可以层叠一层或两层以上的发挥保护膜、防反射膜、滤波器等的作用、或调节液晶的视角、除雾等功能的任意的树脂或无机化合物的层。
(氧化锌系透明导电膜形成材料)
本发明的氧化锌系透明导电膜形成材料,由如下氧化物混合物或氧化物烧结体构成,所述氧化物混合物或氧化物烧结体中,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下,以氧化锌作为主成分,包含镓和铝中的至少一种的氧化物、和氧化钛。
上述原子数比为0.02以下的情况下,使用该材料作为靶而形成的膜的耐化学品性等化学耐久性变得不充分。另一方面,上述原子数比超过0.1的情况下,钛无法在锌位充分地发生置换固溶,使用该材料作为靶而形成的膜的导电性和透明性有降低的倾向。上述原子数比优选为Ti/(Zn+Ti)=0.025~0.09、更优选Ti/(Zn+Ti)=0.03~0.09、进一步优选Ti/(Zn+Ti)=0.03~0.08、最优选Ti/(Zn+Ti)=0.04~0.08。
另外,镓或铝的原子数相对于全部金属原子数的比例为0.5%以上且6%以下。镓或铝的原子数的比例低于0.5%的情况下,导电性的提高效果变得不充分。另一方面,超过6%的情况下,镓或铝无法在锌位完全置换固溶,在晶界析出,从而导致导电性的降低、透射率的降低。需要说明的是,Al和Ga也可以使用两者。该情况下,以它们的合计量计满足上述0.5%以上且6%以下的条件即可。作为在此所说的氧化物混合物和氧化物烧结体的制造方法,除了作为原料粉末使用进一步加入有氧化铝粉末或氧化镓粉末的混合粉末以外,与如上所述的氧化物混合物和氧化物烧结体的制造方法同样。
另外,镓或铝的原子数相对于全部金属原子数的比例为0.5%以上且6%以下。镓或铝的原子数的比例低于0.5%的情况下,导电性的提高效果变得不充分。另一方面,超过6%的情况下,镓或铝无法在锌位完全置换固溶,在晶界析出,从而导致导电性的降低、透射率的降低。需要说明的是,Al和Ga也可以使用两者。该情况下,以它们的合计量计满足上述1%以上且6%以下的条件即可。氧化物混合物、氧化物烧结体,是将氧化锌粉末、氧化钛粉末与氧化铝粉末混合,或将氧化锌粉末、氧化钛粉末与氧化镓粉末混合,并加压成形而成。氧化钛粉末如上所述,优选为3价的氧化钛(III)或2价的氧化钛(II)。另外,氧化钛的结晶相,具体而言为Ti2O3(III)、TiO(II)。
本发明的氧化锌系透明导电膜形成材料,可以含有上述添加元素(其中,不包括镓以及铝)和杂质。添加元素和杂质的含量如上所述。特别是通过含有添加元素,所形成的透明导电膜的比电阻降低,能够使导电性提高。添加元素的含量超过0.05%的情况下,由所得到的氧化锌系透明导电膜形成材料形成的膜的比电阻有可能增大。
另外,添加元素能够以氧化物的形式在氧化物混合物、氧化物烧结体中存在,能够以在氧化锌相的锌位发生置换(发生固溶)的形式存在,也能够以在氧化钛相的钛位发生置换(发生固溶)的形式存在。
构成本发明的氧化锌系透明导电膜形成材料的氧化物烧结体,优选具有93%以上的相对密度、更优选具有95%~100%的相对密度。其中,相对密度定义为:氧化物烧结体的密度除以理论密度,再乘以100。相对密度低于93%时,有可能损害作为烧结体的特征、即成膜速度快的特征。
氧化物混合物以及氧化物烧结体,没有特别限定,例如通过上述方法制造。
本发明的氧化锌系透明导电膜形成材料,加工成用于例如通过溅射法、离子镀法、脉冲激光沉积法(PLD法)或电子束(EB)蒸镀法的成膜的靶。使用该加工后的靶,例如形成氧化锌系透明导电膜,通过在透明基板上形成该导电膜,得到透明导电性基板。
(图案形成方法)
本发明的图案形成方法中,利用酸对如上所述的氧化锌系薄膜进行蚀刻。
在本发明中能够使用的蚀刻液,只要含有酸,则没有特别限制,能够使用例如ITO膜等现有的透明导电膜的图案形成中使用的蚀刻液。作为酸,具体而言,可以列举例如:盐酸、硫酸、硝酸、卤化氢酸(例如碘化氢酸或溴化氢酸等)、它们的混合物(例如王水等)等无机酸、草酸、乙酸、甲酸、丙酸、琥珀酸、丙二酸、丁酸、柠檬酸等有机酸,包含这些的蚀刻液,通常作为在适当的溶剂中溶解而成的(水)溶液使用,可以为酸本身。另外,也能够在蚀刻液中使例如硫酸铵、氯化铁等各种盐溶解。蚀刻液可以仅使用一种,也可以并用两种以上。
上述蚀刻液的浓度没有特别限制,为了得到期望的蚀刻速度,可以根据蚀刻液的液温和膜的固化水平等进行适当设定。上述蚀刻液的液温优选为10℃~150℃、更优选20℃~100℃即可。蚀刻液的液温低于10℃时,有可能无法进行蚀刻,另一方面,超过150℃时,水等溶剂变得容易挥发,有可能难以进行蚀刻液的浓度管理。
使用上述蚀刻液进行蚀刻时的处理方法,没有特别限制,例如,在上述氧化锌系薄膜上形成具有期望的图案的保护膜,使用蚀刻液除去未被该保护膜覆盖的部分、即从该保护膜露出的部分,然后,使用适当的溶剂(例如甲基溶纤剂乙酸酯等)剥离并除去保护膜,由此,能够形成期望的图案。关于进行保护膜的形成和除去、利用蚀刻液除去露出部时的具体的方法和条件,没有特别限制,例如,可以基于适用于ITO膜等现有的透明导电膜的湿式蚀刻处理中的方法和条件适当进行。
通过本发明进行图案形成后的薄膜,具有高导电性,例如,通过在上述透明基材上形成上述氧化锌系薄膜并进行图案形成而得到的透明导电性基板的比电阻,通常为2×10-3Ω·cm以下,优选1×10-3Ω·cm以下,更优选8×10-4Ω·cm以下。另外,其表面电阻(薄层电阻)根据用途而不同,通常为5~10000Ω/□、优选10~300Ω/□。
通过本发明进行图案形成后的薄膜,通常透明性也优良,例如,通过在上述透明基材上形成上述氧化锌系薄膜并进行图案形成而得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区内通常为85%以上、优选90%以上。此外,其总光线透射率优选为80%以上、更优选85%以上,其雾度值优选为10%以下,更优选5%以下。
使用本发明的氧化物烧结体或者氧化物混合物或本发明的靶而形成的透明导电膜,兼具有优良的导电性和化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐化学品性(耐碱性、耐酸性)等),因此,适合用于例如液晶显示器、等离子体显示器、无机EL(电致发光)显示器、有机EL显示器、电子纸等的透明电极、太阳能电池的光电转换元件的窗电极、透明触控屏幕等输入装置的电极、电磁屏蔽的电磁屏蔽膜等用途。另外,使用本发明的氧化物烧结体或者氧化物混合物或本发明的靶而形成的透明导电膜,能够作为透明电波吸收体、紫外线吸收体、以及透明半导体器件,与其他金属膜或金属氧化膜组合来利用。
通过本发明进行图案形成而成的薄膜,由于是充分控制蚀刻速度而得到的薄膜,因此,所形成的图案形状正确。
实施例
以下,通过实施例对本发明更加详细地进行说明,但本发明不受所述实施例的限定。
<比电阻>
关于比电阻,使用电阻率计(三菱化学株式会社制“LORESTA-GP、MCP-T610”),通过四端子四探针法测定。详细而言,在样品上将4根针状的电极放置为直线状,在外侧的两探针之间流过一定的电流,在内侧的两探针之间流过一定电流,测定在内侧的两探针之间产生的电位差,求出电阻。
<表面电阻>
关于表面电阻(Ω/□),通过比电阻(Ω·cm)除以膜厚(cm)进行计算。
<透射率>
关于透射率,使用紫外可见近红外分光光度计(日本分光株式会社制“V-670”)进行测定。
<耐湿性>
将透明导电性基板用于在温度60℃、相对湿度90%的气氛中保持1000小时的耐湿试验,然后,测定表面电阻。耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的2倍以下时,可以说耐湿性优良。
<耐热性>
将透明导电性基板用于在温度200℃的大气中保持5小时的耐热试验,然后,测定表面电阻。耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.5倍以下时,可以说耐热性优良。
<耐碱性>
将透明导电性基板在3%的NaOH水溶液(40℃)中浸渍10分钟,目视确认浸渍前后的基板上的膜质的变化的有无。
<耐酸性>
将透明导电性基板在3%的HCl水溶液(40℃)中浸渍10分钟,目视确认浸渍前后的基板上的膜质变化的有无。
(实施例1)
<氧化物混合物的制造>
以氧化锌粉末(ZnO粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,和光纯药工业株式会社制)以及氧化钛粉末(Ti2O3粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,株式会社高纯度化学研究所制)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到94:6的比例装入树脂制罐中,通过湿式球磨机混合法进行湿式混合。对于湿式混合而言,作为球使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时来进行。
接着,将混合后的原料粉末浆料取出、干燥、制粒后,用冷等静压机施加1ton/cm2的压力来进行成形,得到直径100mm、厚度8mm的圆盘状成形体。
然后,通过将所得到的成形体在大气气氛中、300℃下保持1小时,实施退火处理,得到氧化物混合物(1)。
将所得到的氧化物混合物(1)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=94:6(Ti/(Zn+Ti)=0.06)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物混合物(1)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与氧化钛(Ti2O3)的结晶相的混合物。
然后,将所得到的氧化物混合物(1)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,制作透明导电性基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内设置上述溅射用靶以及膜形成用基板(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=94:6。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物(ァタッチメント)的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为5.8×10-4Ω·cm,表面电阻为11.6Ω/□。需要说明的是,透明导电性基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例2)
<氧化物混合物的制造>
以氧化锌粉末(ZnO粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,和光纯药工业株式会社制)以及氧化钛粉末(Ti2O3粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,株式会社高纯度化学研究所制)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到95:5的比例装入树脂制罐中,通过湿式球磨机混合法进行湿式混合。对于湿式混合而言,作为球使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时来进行。
接着,将混合后的原料粉末浆料取出、干燥、制粒后,用冷等静压机施加1ton/cm2的压力来进行成形,得到直径100mm、厚度8mm的圆盘状成形体。
然后,通过将所得到的成形体在惰性气氛(100%Ar气氛)中、500℃下保持1小时,实施退火处理,得到氧化物混合物(2)。
将所得到的氧化物混合物(2)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=95:5(Ti/(Zn+Ti)=0.05)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物混合物(2)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与氧化钛(Ti2O3)的结晶相的混合物。
然后,将所得到的氧化物混合物(2)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶,与实施例1同样操作,通过溅射法使膜厚500nm的透明导电膜成膜,制作透明导电性基板。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=95:5。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.9×10-4Ω·cm,表面电阻为9.8Ω/□。需要说明的是,透明导电性基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(比较例1)
<氧化物混合物的制造>
以氧化锌粉末(ZnO粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,和光纯药工业株式会社制)以及氧化钛粉末(Ti2O3粉末;纯度99.9%、平均粒径1·m以下,株式会社高纯度化学研究所制)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到99:1的比例装入树脂制罐中,通过湿式球磨机混合法进行湿式混合。对于湿式混合而言,作为球使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时来进行。
接着,将混合后的原料粉末浆料取出、干燥、制粒后,用冷等静压机施加1ton/cm2的压力来进行成形,得到直径100mm、厚度8mm的圆盘状成形体。
然后,通过将所得到的成形体在惰性气氛(100%Ar气氛)中、500℃下保持1小时,实施退火处理,得到氧化物混合物(C1)。
将所得到的氧化物混合物(C1)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=99:1(Ti/(Zn+Ti)=0.01)。
然后,将所得到的氧化物混合物(C1)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶,与实施例1同样操作,通过溅射法形成透明导电膜,制作透明导电性基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内设置上述溅射用靶以及膜形成用基板(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率100W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=99:1。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为1.2×10-3Ω·cm,表面电阻为24Ω/□。需要说明的是,透明导电性基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均70%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的2.3倍,耐湿性较差。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的2.0倍,耐热性较差。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果,在浸渍后膜完全溶解,消失。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果,膜完全溶解,消失。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜是虽然透明并且为低电阻、但化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)较差的透明导电膜。
(实施例3)
<氧化物烧结体的制造>
将与实施例1同样操作得到的圆盘状成形体在大气气氛中,直到1000℃以5℃/分钟升温,超过1000℃直到1500℃以1℃/分钟升温,在作为烧结温度的1500℃下保持5小时,由此,进行烧结,然后,在惰性气氛(100%Ar气氛)、1300℃下进行5小时退火处理,得到氧化物烧结体(3)。
将所得到的氧化物烧结体(3)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=93:7(Ti/(Zn+Ti)=0.07)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(3)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,将所得到的氧化物烧结体(3)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶与实施例1同样操作,通过溅射法在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=93:7。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为6.2×10-4Ω·cm,表面电阻为12.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例4)
<氧化物烧结体的制造>
将与实施例2同样操作得到的圆盘状成形体在惰性气氛(100%Ar气氛)中,直到1000℃以5℃/分钟升温,超过1000℃直到1300℃以1℃/分钟升温,在作为烧结温度的1300℃下保持5小时,由此,进行烧结,得到氧化物烧结体(4)。
将所得到的氧化物烧结体(4)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=94:6(Ti/(Zn+Ti)=0.06)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(4)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,将所得到的氧化物烧结体(4)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶,与实施例1同样操作,通过溅射法使膜厚500nm的透明导电膜成膜,制作透明导电基板。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=94:6。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为5.8×10-4Ω·cm,表面电阻为11.6Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(比较例2)
<氧化物烧结体的制造>
将与比较例1同样操作得到的圆盘状成形体在惰性气氛(100%Ar气氛)中,直到1000℃以5℃/分钟升温,超过1000℃直到1300℃以1℃/分钟升温,在作为烧结温度的1300℃下保持5小时,由此,进行烧结,得到氧化物烧结体(C2)。
将所得到的氧化物烧结体(C2)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=98.5:1.5(Ti/(Zn+Ti)=0.015)。
然后,将所得到的氧化物烧结体(C2)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶,与实施例1同样操作,通过溅射法使膜厚500nm的透明导电膜成膜,制作透明导电基板。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=98.5:1.5。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为8.0×10-4Ω·cm,表面电阻为16Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均70%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的2.1倍,耐湿性较差。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.8倍,耐热性较差。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果,在浸渍后膜完全溶解,消失。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果,膜完全溶解,消失。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜是虽然透明并且为低电阻、但化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)较差的透明导电膜。
(实施例5)
<氧化物烧结体的制造(热压法)>
称量氧化锌(ZnO、岸田(キシダ)化学株式会社制)、氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与钛元素的元素数比达到97.0:3.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(5)。
将所得到的氧化物烧结体(5)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(5)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,将所得到的氧化物烧结体(5)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶,与实施例1同样操作,通过溅射法使膜厚500nm的透明导电膜成膜,制作透明导电基板。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.2×10-4Ω·cm,表面电阻为8.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例6)
<氧化物烧结体的制造(热压法)>
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化钛(Ti2O3(III)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与钛元素的元素数比达到97.0:3.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(6)。
将所得到的氧化物烧结体(6)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(6)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,将所得到的氧化物烧结体(6)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶,与实施例1同样操作,通过溅射法使膜厚500nm的透明导电膜成膜,制作透明导电基板。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.4×10-4Ω·cm,表面电阻为8.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例7)
<氧化物烧结体的制造(TiO(II)的常压烧结法)>
以氧化锌粉末(ZnO粉末;纯度99.9%、平均粒径1·m以下,和光纯药工业株式会社制)以及氧化钛粉末(TiO(II)粉末;纯度99.9%、平均粒径1·m以下,株式会社高纯度化学研究所制)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例装入树脂制罐中,通过湿式球磨机混合法进行湿式混合。对于湿式混合而言,作为球使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时来进行。
接着,将混合后的原料粉末浆料取出、干燥、制粒后,用冷等静压机施加1ton/cm2的压力来进行成形,得到直径100mm、厚度8mm的圆盘状成形体。
接着,将所得到的圆盘状成形体在惰性气氛(100%Ar气氛)中,直到1000℃以5℃/分钟升温,超过1000℃直到1300℃以1℃/分钟升温,在作为烧结温度的1300℃下保持5小时,由此,进行烧结,得到氧化物烧结体(7)。
将所得到的氧化物烧结体(7)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(7)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,将所得到的氧化物烧结体(7)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶,与实施例1同样操作,通过溅射法使膜厚500nm的透明导电膜成膜,制作透明导电基板。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.2×10-4Ω·cm,表面电阻为8.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(比较例3)
<氧化物烧结体的制造(TiO(II)的常压烧结法)>
以氧化锌粉末(ZnO粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,和光纯药工业株式会社制)以及氧化钛粉末(TiO(II)粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,株式会社高纯度化学研究所制)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到88:12的比例装入树脂制罐中,通过湿式球磨机混合法进行湿式混合。对于湿式混合而言,作为球使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时来进行。
接着,将混合后的原料粉末浆料取出、干燥、制粒后,用冷等静压机施加1ton/cm2的压力来进行成形,得到直径100mm、厚度8mm的圆盘状成形体。
接着,将所得到的圆盘状成形体在惰性气氛(100%Ar气氛)中,直到1000℃以5℃/分钟升温,超过1000℃直到1300℃以1℃/分钟升温,在作为烧结温度的1300℃下保持5小时,由此,进行烧结,得到氧化物烧结体(C3)。
将所得到的氧化物烧结体(C3)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(C3)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,将所得到的氧化物烧结体(C3)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶,与实施例1同样操作,通过溅射法使膜厚500nm的透明导电膜成膜,制作透明导电基板。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=88:12。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为2.1×10-2Ω·cm,表面电阻为420.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均66%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.1倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜,但为高电阻。
(实施例8)
<氧化物烧结体的制造(TiO(II)的常压烧结法)>
以氧化锌粉末(ZnO粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,和光纯药工业株式会社制)以及氧化钛粉末(TiO(II)粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,株式会社高纯度化学研究所制)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到93:7的比例装入树脂制罐中,通过湿式球磨机混合法进行湿式混合。对于湿式混合而言,作为球使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时来进行。
接着,将混合后的原料粉末浆料取出、干燥、制粒后,用冷等静压机施加1ton/cm2的压力来进行成形,得到直径100mm、厚度8mm的圆盘状成形体。
接着,将所得到的圆盘状成形体在惰性气氛(100%Ar气氛)中,直到1000℃以5℃/分钟升温,超过1000℃直到1300℃以1℃/分钟升温,在作为烧结温度的1300℃下保持5小时,由此,进行烧结,得到氧化物烧结体(8)。
将所得到的氧化物烧结体(8)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=93:7(Ti/(Zn+Ti)=0.07)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(8)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,将所得到的氧化物烧结体(8)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶,与实施例1同样操作,通过溅射法使膜厚500nm的透明导电膜成膜,制作透明导电基板。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=93:7。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为5.9×10-4Ω·cm,表面电阻为11.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜可知。
(实施例9)
<氧化物烧结体的制造(TiO(II)的常压烧结法)>
以氧化锌粉末(ZnO粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,和光纯药工业株式会社制)以及氧化钛粉末(TiO(II)粉末;纯度99.9%、平均粒径1μm以下,株式会社高纯度化学研究所制)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到91:9的比例装入树脂制罐中,通过湿式球磨机混合法进行湿式混合。对于湿式混合而言,作为球使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时来进行。
接着,将混合后的原料粉末浆料取出、干燥、制粒后,用冷等静压机施加1ton/cm2的压力来进行成形,得到直径100mm、厚度8mm的圆盘状成形体。
接着,将所得到的圆盘状成形体在惰性气氛(100%Ar气氛)中,直到1000℃以5℃/分钟升温,超过1000℃直到1300℃以1℃/分钟升温,在作为烧结温度的1300℃下保持5小时,由此,进行烧结,得到氧化物烧结体(9)。
将所得到的氧化物烧结体(9)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=91:9(Ti/(Zn+Ti)=0.09)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(9)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,将所得到的氧化物烧结体(9)加工成50mmφ的圆盘状,得到溅射用靶,使用该靶,与实施例1同样操作,通过溅射法使膜厚500nm的透明导电膜成膜,制作透明导电基板。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),与实施例1同样操作,通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=91:9。另外,关于该透明导电膜,与实施例1同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为2.2×10-3Ω·cm,表面电阻为44.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的透射率在可见光区、红外区均与实施例1相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例10)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到96:4的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(101.325kPa)的氩气气氛中、400℃下进行退火3小时,得到氧化物混合物(10)。
将所得到的氧化物混合物(10)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=96:4(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物混合物(10)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与氧化钛(Ti2O3)的结晶相的混合物。
然后,通过将所得到的氧化物混合物(10)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为5.1×10-4Ω·cm,表面电阻为10.2Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例11)
通过将实施例10中得到的氧化物混合物(10)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(丙烯酸类透明树脂片),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率100W、基板温度130℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为7.2×10-4Ω·cm,表面电阻为14.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均88%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的丙烯酸类透明树脂片的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均93%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均93%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.6倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.4倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例12)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到96:4的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体首先在常压(101.325kPa)的大气气氛中、500℃下进行3小时退火,得到氧化物混合物(11)。
将所得到的氧化物混合物(11)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=96:4(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物混合物(11)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与氧化钛的结晶相的混合物。
然后,通过将所得到的氧化物混合物(11)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率100W、基板温度130℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为8.0×10-4Ω·cm,表面电阻为16Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均62%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.6倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.4倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例13)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、800℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(12)。
将所得到的氧化物烧结体(12)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(12)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(12)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.4×10-4Ω·cm,表面电阻为8.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(比较例4)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到99:1的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(101.325kPa)的氩气气氛中、400℃下进行退火3小时,得到氧化物混合物(C4)。
将所得到的氧化物混合物(C4)用能量分散型荧光X射线装置(岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=99:1(Ti/(Zn+Ti)=0.01)。
然后,通过将所得到的氧化物混合物(C4)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率100W、基板温度130℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚200nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=99:1(Ti/(Zn+Ti)=0.01)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为2.5×10-3Ω·cm,表面电阻为125Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均70%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的2.6倍,耐湿性较差。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的2.0倍,耐热性较差。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果,在浸渍后膜完全溶解,消失。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果,膜完全溶解,消失。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜是虽然透明、但为高电阻、且化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)较差的透明导电膜。
(比较例5)
将平均粒径为1μm的氧化锌粉末97.7重量份、和平均粒径为0.2μm的氧化铝粉末2.3重量份装入聚乙烯制罐中,使用干式球磨机进行72小时混合,得到原料粉末的混合物。将所得到的混合物装入模具中,以成形压300kg/cm2的压力进行加压,得到成形体。对该成形体以3ton/cm2的压力实施通过CIP的致密化处理后,在以下条件下进行烧结,得到掺铝氧化锌的氧化物烧结体(C5)。
烧结温度:1500℃
升温速度:50℃/小时
保持时间:5小时
烧结气氛:大气中
所得到的氧化物烧结体(C5),用X射线衍射进行分析,结果为ZnO与ZnAl2O4两相的混合组织。
然后,将所得到的氧化物烧结体(C5)加工成4英寸φ、6mmt的形状,使用铟焊料,焊接到无氧铜制背板上,由此,制作靶。然后,使用该靶,在以下条件下进行利用溅射法的成膜,在透明基材(石英玻璃基板)上形成膜厚300nm的透明导电膜,得到透明导电性基板。所形成的膜中的Al含量为2.3重量%。
装置:dc磁控溅射装置
磁场强度:1000Gauss(靶正上方、水平成分)
基板温度:200℃
达到真空度:5×10-5Pa
溅射气体:Ar
溅射气体压:0.5Pa
DC功率:300W
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为7.6×10-4Ω·cm,表面电阻为25.3Ω/□。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均88%,在红外区(780nm~2700nm)内平均55%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的3.2倍,耐湿性较差。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的7.0倍,耐热性较差。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果,在浸渍后膜完全溶解,消失。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果,膜完全溶解,消失。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是虽然透明并且为低电阻、但化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)较差的透明导电膜。
(实施例14)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、1000℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(13)。
将所得到的氧化物烧结体(13)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物混合物(13)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(13)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.2×10-4Ω·cm,表面电阻为8.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例15)
与实施例14同样操作,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(14)(热压法)。
将所得到的氧化物烧结体(14)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(14)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(14)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.2×10-4Ω·cm,表面电阻为8.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例16)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3(III);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(15)(热压法)。
将所得到的氧化物烧结体(15)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(15)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(15)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.4×10-4Ω·cm,表面电阻为8.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(比较例6)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3(III);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到88:12的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(C6)。
将所得到的氧化物烧结体(C6)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(C6)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(C6)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶,但结晶性降低。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为2.2×10-2Ω·cm,表面电阻为440Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均66%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.1倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜是透明、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜,但为高电阻。
(比较例7)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到88:12的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(C7)。
将所得到的氧化物烧结体(C7)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(C7)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(C7)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶,但结晶性降低。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为2.1×10-2Ω·cm,表面电阻为420Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均66%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.1倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜是透明、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜,但为高电阻。
(实施例17)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3(III);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到93:7的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(16)(热压法)。
将所得到的氧化物烧结体(16)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=93:7(Ti/(Zn+Ti)=0.07)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(16)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(16)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=93:7(Ti/(Zn+Ti)=0.07)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,可知钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为6.2×10-4Ω·cm,表面电阻为12.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例18)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到93:7的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(17)(热压法)。
将所得到的氧化物烧结体(17)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=93:7(Ti/(Zn+Ti)=0.07)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(17)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(17)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过溅射法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=93:7(Ti/(Zn+Ti)=0.07)。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为5.9×10-4Ω·cm,表面电阻为11.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例19)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到96:4的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、500℃下进行1小时加热,得到氧化物混合物(18)。
将所得到的氧化物混合物(18)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=96:4(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物混合物(18)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与氧化钛(Ti2O3)的结晶相的混合物。
然后,通过将所得到的氧化物混合物(18)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过PLD法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在脉冲激光蒸镀装置(诚南工业株式会社制“PS-2000”)内设置上述靶、和以该靶相对的方式设置石英玻璃基板,使用激光发光装置(ラムダ·フィジクス株式会社制“Comex205型”),在下述成膜条件下,以成膜时间120分钟形成膜厚300nm的透明导电膜。
<成膜条件>
激光:ArF准分子激光器(波长=193nm)
激光能量:18mJ
重复频率:5Hz
靶到基板距离::40nm
基板:Corning#1737
基板温度(℃):250℃
基压:7.2×10-4Pa
气压(氧气):0.25Pa
气体流速:8.6sccm
膜厚:300nm
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.4×10-4Ω·cm,表面电阻为14.7Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.6倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例20)
通过将实施例19中得到的氧化物混合物(18)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶。使用该靶,将实施例19中的透明基板(石英玻璃基板)替换为丙烯酸类透明树脂片(80mm×80mm×2mmt平板),并且将成膜条件(基板温度)如下变更,除此以外,与实施例19同样操作,以成膜时间120分钟,通过PLD法,形成膜厚300nm的透明导电膜。
<成膜条件>
激光:ArF准分子激光器(波长=193nm)
激光能量:18mJ
重复频率:5Hz
靶到基板距离::40nm
基板:Corning#1737
基板温度(℃):130℃
基压:7.2×10-4Pa
气压(氧气):0.25Pa
气体流速:8.6sccm
膜厚:300nm
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4。另外,关于该透明导电膜,与实施例19同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为6.3×10-4Ω·cm,表面电阻为21Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的树脂片的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.6倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例21)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到96:4的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、800℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(19)。
将所得到的氧化物烧结体(19)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=96:4(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(19)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(19)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过PLD法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在脉冲激光蒸镀装置(诚南工业株式会社制“PS-2000”)内设置上述靶、和以该靶相对的方式设置石英玻璃基板,使用激光发光装置(ラムダ·フィジクス株式会社制“Comex205型”),在下述成膜条件下,以成膜时间120分钟形成膜厚300nm的透明导电膜。
<成膜条件>
激光:ArF准分子激光器(波长=193nm)
激光能量:18mJ
重复频率:5Hz
靶到基板距离::40nm
基板:Corning#1737
基板温度(℃):250℃
基压:7.2×10-4Pa
气压(氧气):0.25Pa
气体流速:8.6sccm
膜厚:300nm
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.4×10-4Ω·cm,表面电阻为14.7Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.6倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(比较例8)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到99:1的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、400℃下进行3小时加热,得到氧化物混合物(C8)。
将所得到的氧化物混合物(C8)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=99:1(Ti/(Zn+Ti)=0.01)。
然后,通过将所得到的氧化物混合物(C8)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶,使用该靶,与实施例19同样操作,以成膜时间120分钟,通过PLD法,形成膜厚320nm的透明导电膜。
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=99:1。另外,关于该透明导电膜,与实施例19同样操作,进行X射线衍射,并且考察在锌中的钛的掺杂状态以及结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为2.34×10-3Ω·cm,表面电阻为73.2Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区内的透射率与实施例19相同。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的2.4倍,耐湿性较差。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的2.2倍,耐热性较差。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果,在浸渍后膜完全溶解,消失。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果,膜完全溶解,消失。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜虽然透明,但电阻大,导电性较差,并且是化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)也较差的透明导电膜。
(实施例22)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、800℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(20)。
将所得到的氧化物烧结体(20)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(20)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(20)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过PLD法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在脉冲激光蒸镀装置(诚南工业株式会社制“PS-2000”)内设置上述靶、和以该靶相对的方式设置石英玻璃基板,使用激光发光装置(ラムダ·フィジクス株式会社制“Comex205型”),在下述成膜条件下,以成膜时间120分钟形成膜厚300nm的透明导电膜。
<成膜条件>
激光:ArF准分子激光器(波长=193nm)
激光能量:18mJ
重复频率:5Hz
靶到基板距离::40nm
基板:Corning#1737
基板温度(℃):200℃
基压:7.2×10-4Pa
气压(氧气):0.25Pa
气体流速:8.6sccm
膜厚:300nm
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.2×10-4Ω·cm,表面电阻为14.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.7倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.3倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例23)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、800℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(21)。
将所得到的氧化物烧结体(21)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(21)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(21)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过PLD法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在脉冲激光蒸镀装置(诚南工业株式会社制“PS-2000”)内设置上述靶、和以该靶相对的方式设置石英玻璃基板,使用激光发光装置(ラムダ·フィジクス株式会社制“Comex205型”),在下述成膜条件下,以成膜时间120分钟形成膜厚300nm的透明导电膜。
<成膜条件>
激光:ArF准分子激光器(波长=193nm)
激光能量:18mJ
重复频率:5Hz
靶到基板距离::40nm
基板:Corning#1737
基板温度(℃):200℃
基压:7.2×10-4Pa
气压(氧气):0.25Pa
气体流速:8.6sccm
膜厚:300nm
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.0×10-4Ω·cm,表面电阻为13.3Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.7倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.3倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例24)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3(III);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(22)(热加压烧结)。将所得到的氧化物烧结体(22)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(22)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(22)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过PLD法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在脉冲激光蒸镀装置(诚南工业株式会社制“PS-2000”)内设置上述靶、和以该靶相对的方式设置石英玻璃基板,使用激光发光装置(ラムダ·フィジクス株式会社社制“Comex205型”),在下述成膜条件下,以成膜时间120分钟形成膜厚300nm的透明导电膜。
<成膜条件>
激光:ArF准分子激光器(波长=193nm)
激光能量:18mJ
重复频率:5Hz
靶到基板距离::40nm
基板:Corning#1737
基板温度(℃):200℃
基压:7.2×10-4Pa
气压(氧气):0.25Pa
气体流速:8.6sccm
膜厚:300nm
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.2×10-4Ω·cm,表面电阻为14.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.7倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.3倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例25)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(23)(热加压烧结)。将所得到的氧化物烧结体(23)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(23)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(23)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过PLD法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在脉冲激光蒸镀装置(诚南工业株式会社制“PS-2000”)内设置上述靶、和以该靶相对的方式设置石英玻璃基板,使用激光发光装置(ラムダ·フィジクス株式会社制“Comex205型”),在下述成膜条件下,以成膜时间120分钟形成膜厚300nm的透明导电膜。
<成膜条件>
激光:ArF准分子激光器(波长=193nm)
激光能量:18mJ
重复频率:5Hz
靶到基板距离::40nm
基板:Corning#1737
基板温度(℃):200℃
基压:7.2×10-4Pa
气压(氧气):0.25Pa
气体流速:8.6sccm
膜厚:300nm
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.0×10-4Ω·cm,表面电阻为13.3Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.7倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.3倍,耐热性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例26)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到93:7的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(24)(热加压烧结)。将所得到的氧化物烧结体(24)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=93:7(Ti/(Zn+Ti)=0.07)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(24)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(24)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过PLD法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在脉冲激光蒸镀装置(诚南工业株式会社制“PS-2000”)内设置上述靶、和以该靶相对的方式设置石英玻璃基板,使用激光发光装置(ラムダ·フィジクス株式会社制“Comex205型”),在下述成膜条件下,以成膜时间120分钟形成膜厚300nm的透明导电膜。
<成膜条件>
激光:ArF准分子激光器(波长=193nm)
激光能量:18mJ
重复频率:5Hz
靶到基板距离::40nm
基板:Corning#1737
基板温度(℃):200℃
基压:7.2×10-4Pa
气压(氧气):0.25Pa
气体流速:8.6sccm
膜厚:300nm
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=93:7。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为9.0×10-4Ω·cm,表面电阻为30.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均67%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.4倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
(比较例9)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到88:12的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(C9)(热加压烧结)。将所得到的氧化物烧结体(C3)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(C9)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(C9)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过PLD法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在脉冲激光蒸镀装置(诚南工业株式会社制“PS-2000”)内设置上述靶、和以该靶相对的方式设置石英玻璃基板,使用激光发光装置(ラムダ·フィジクス株式会社制“Comex205型”),在下述成膜条件下,以成膜时间120分钟形成膜厚300nm的透明导电膜。
<成膜条件>
激光:ArF准分子激光器(波长=193nm)
激光能量:18mJ
重复频率:5Hz
靶到基板距离::40nm
基板:Corning#1737
基板温度(℃):200℃
基压:7.2×10-4Pa
气压(氧气):0.25Pa
气体流速:8.6sccm
膜厚:300nm
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=88:12。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为1.1×10-2Ω·cm,表面电阻为367.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均75%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.1倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜是透明、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜,但为高电阻。
(比较例10)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3(III);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到88:12的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(C10)(热加压烧结)。将所得到的氧化物烧结体(C10)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(C10)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(C10)加工成20mmφ的圆盘状,制作靶,使用其通过PLD法形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,在脉冲激光蒸镀装置(诚南工业株式会社制“PS-2000”)内设置上述靶、和以该靶相对的方式设置石英玻璃基板,使用激光发光装置(ラムダ·フィジクス株式会社制“Comex205型”),在下述成膜条件下,以成膜时间120分钟形成膜厚300nm的透明导电膜。
<成膜条件>
激光:ArF准分子激光器(波长=193nm)
激光能量:18mJ
重复频率:5Hz
靶到基板距离::40nm
基板:Corning#1737
基板温度(℃):200℃
基压:7.2×10-4Pa
气压(氧气):0.25Pa
气体流速:8.6sccm
膜厚:300nm
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=88:12。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为2.4×10-2Ω·cm,表面电阻为800.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均75%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.1倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜是透明、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜,但为高电阻。
(实施例27)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到96:4的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(100Pa)的氩气气氛中、500℃下进行3小时退火,得到氧化物混合物(25)。
将所得到的氧化物混合物(25)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=96:4(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。
然后,通过将所得到的氧化物混合物(25)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。
即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚200nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:200秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为7.3×10-4Ω·cm,表面电阻为36.5Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.6倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.3倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(比较例11)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到99:1的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(100Pa)的氩气气氛中、400℃下进行3小时退火,得到氧化物混合物(C11)。
将所得到的氧化物混合物(C11)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=99:1(Ti/(Zn+Ti)=0.01)。
然后,通过将所得到的氧化物混合物(C11)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。
即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚150nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:150秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=99:1。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为7.0×10-3Ω·cm,表面电阻为467Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均91%,在红外区(780nm~2700nm)内平均70%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的3.1倍,耐湿性较差。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的3.0倍,耐热性较差。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果,在浸渍后膜完全溶解,消失。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果,膜完全溶解,消失。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜虽然透明,但是为高电阻、并且化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)较差的透明导电膜。
(实施例28)
通过将与实施例27同样操作得到的氧化物混合物(25)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。
即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚50nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:50秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为8.0×10-4Ω·cm,表面电阻为160Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均91%,在红外区(780nm~2700nm)内平均70%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.8倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.5倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜即使膜厚为100nm以下,也是透明并且为低电阻、且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例29)
通过将与实施例27同样操作得到的氧化物混合物(25)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(在200℃以上显示出耐热性的厚度0.3mm的耐热透明树脂膜)上形成膜厚200nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:200℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:200秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为8.5×10-4Ω·cm,表面电阻为42.5Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均85%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的耐热透明树脂膜的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均90%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均90%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.8倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.5倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜即使基板为耐热性膜,仍然是透明并且为低电阻、且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例30)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到96:4的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、800℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(26)。
将所得到的氧化物烧结体(26)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=96:4(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(26)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(26)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。
即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚200nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:200秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果为C轴取向的纤锌矿型的单相,可知钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为7.8×10-4Ω·cm,表面电阻为39.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.5倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.3倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例31)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到96:4的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(27)。
将所得到的氧化物烧结体(27)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=96:4(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(27)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(27)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚200nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:200秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=96:4。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为7.3×10-4Ω·cm,表面电阻为36.5Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.6倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.3倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例32)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的烧结体。进一步将该烧结体在氩气气氛中、800℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(28)。
将所得到的氧化物烧结体(28)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(28)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(28)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。
即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚200nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:200秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为6.0×10-4Ω·cm,表面电阻为30.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.6倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.3倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例33)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、1000℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(29)。
将所得到的氧化物烧结体(29)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(29)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(29)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。
即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚200nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:200秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=95:5。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为6.0×10-4Ω·cm,表面电阻为30.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.6倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.3倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(比较例12)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到98.5:1.5的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、1000℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(C12)。
将所得到的氧化物烧结体(C12)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=98.5:1.5(Ti/(Zn+Ti)=0.015)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(C12)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(C12)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。
即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚200nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:200秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=98.5:1.5。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为1.2×10-3Ω·cm,表面电阻为60.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均70%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的2.6倍,耐湿性较差。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的2.0倍,耐热性较差。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果,在浸渍后膜完全溶解,消失。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果,膜完全溶解,消失。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、但化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)较差的透明导电膜。
(比较例13)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到88:12的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、1000℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(C13)。
将所得到的氧化物烧结体(C13)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(C13)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(C13)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。
即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚200nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:200秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=88:12。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶,但结晶性降低。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为2.4×10-2Ω·cm,表面电阻为1200.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均73%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.1倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜是透明、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜,但为高电阻。
(实施例34)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3(III);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到93:7的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(30)(热加压)。
将所得到的氧化物烧结体(30)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=93:7(Ti/(Zn+Ti)=0.07)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(30)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(30)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚200nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:200秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=93:7。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为1.1×10-3Ω·cm,表面电阻为55.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均67%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.4倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例35)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到93:7的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(31)(热加压烧结)。
将所得到的氧化物烧结体(31)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=93:7(Ti/(Zn+Ti)=0.07)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(31)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(31)加工成20mmφ的圆盘状,制作片,使用该片,通过离子镀法,形成透明导电膜,得到透明导电基板。即,使用离子镀装置(中外炉工业株式会社制“SUPLaDUO”),在下述条件下进行离子镀,在透明基材(厚度0.7mm的无碱玻璃基板)上形成膜厚200nm的透明导电膜。
成膜前的基板的预加热温度:250℃
成膜时的压力:0.3Pa
成膜时的气氛气体条件:氩气=160sccm、氧气=2sccm
成膜时的放电电流:100A
成膜时间:200秒
关于所形成的透明导电膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=93:7。另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果为C轴取向的纤锌矿型的单相,可知钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为9.4×10-4Ω·cm,表面电阻为47.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均67%。需要说明的是,成膜前的玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.4倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。
(实施例36)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化镓(Ga2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(Ti2O3、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与镓元素与钛元素的元素数比达到93.0:2.0:5.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为95.3%。需要说明的是,相对密度由下述式求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
相对密度=100×[(烧结体的密度)/(理论密度)]
其中,理论密度=(氧化锌的单体密度×混合重量比+氧化镓的单体密度×混合重量比+氧化钛的单体密度×混合重量比)
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为4.7×10-4Ωcm。表面电阻为9.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外可知,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例37)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化镓(Ga2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(Ti2O3、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与镓元素与钛元素的元素数比达到94.0:2.0:4.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在大气气氛中、300℃下进行加热处理,得到氧化物混合物。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为4.6×10-4Ω·cm。表面电阻为9.2Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均57%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(比较例14)
将平均粒径为1μm的氧化锌粉末97.7重量份、和平均粒径为0.2μm的氧化铝粉末2.3重量份装入聚乙烯制罐中,使用干式球磨机进行72小时混合,得到原料粉末的混合物。将所得到的混合物装入模具中,以成形压300kg/cm2的压力进行加压,得到成形体。对该成形体以3ton/cm2的压力实施通过CIP的致密化处理后,在以下条件下进行烧结,得到掺铝氧化锌的烧结体。
烧结温度:1500℃
升温速度:50℃/小时
保持时间:5小时
烧结气氛:大气中
所得到的烧结体,用X射线衍射进行分析,结果为ZnO与ZnAl2O4两相的混合组织。
然后,将所得到的烧结体加工成4英寸φ、6mm厚的形状,使用铟焊料,焊接到无氧铜制背板上,由此,制作靶。另外,使用该靶,在以下条件下进行利用溅射法的成膜,在透明基材(石英玻璃基板)上形成膜厚500nm的透明导电膜,得到透明导电性基板。所形成的膜中的Al含量为2.3重量%。
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
磁场强度:1000Gauss(靶正上方、水平成分)
基板温度:250℃
达到真空度:5×10-5Pa
溅射气体:Ar
溅射气体压:0.5Pa
DC功率:300W
所得到的透明导电性基板上的透明导电膜的比电阻为4.2×10-4Ω·cm,表面电阻为8.4Ω/□。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均50%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的2.1倍,耐湿性较差。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的2.0倍,耐热性较差。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果,在浸渍后膜完全溶解,消失。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果,膜完全溶解,消失。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、但化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)较差的透明导电膜。
(实施例38)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化镓(Ga2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(Ti2O3、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与镓元素与钛元素的元素数比达到96.5:0.5:3.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为96.8%。需要说明的是,相对密度与实施例36同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为4.1×10-4Ω·cm。表面电阻为8.2Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例39)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化镓(Ga2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(Ti2O3、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与镓元素与钛元素的元素数比达到94.5:0.5:5.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为94.6%。需要说明的是,相对密度与实施例36同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为4.6×10-4Ω·cm。表面电阻为9.2Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例40)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化镓(Ga2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(Ti2O3、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与镓元素与钛元素的元素数比达到92.5:0.5:7.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为93.9%。需要说明的是,相对密度与实施例36同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:
Figure BDA00002033235901281
3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为5.5×10-4Ω·cm。表面电阻为11.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例41)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化镓(Ga2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与镓元素与钛元素的元素数比达到96.5:0.5:3.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为96.7%。需要说明的是,相对密度与实施例36同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为3.9×10-4Ω·cm。表面电阻为7.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例42)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化镓(Ga2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与镓元素与钛元素的元素数比达到94.5:0.5:5.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为94.5%。需要说明的是,相对密度与实施例36同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:
Figure BDA00002033235901321
3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为4.4×10-4Ω·cm。表面电阻为8.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例43)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化镓(Ga2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与镓元素与钛元素的元素数比达到92.5:0.5:7.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为94.0%。需要说明的是,相对密度与实施例36同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为5.3×10-4Ω·cm。表面电阻为10.6Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例44)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化镓(Ga2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与镓元素与钛元素的元素数比达到96.5:0.5:3.0,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的烧结体。(热加压烧结)
由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为96.3%。需要说明的是,相对密度与实施例36同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:
Figure BDA00002033235901371
3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为3.9×10-4Ω·cm。表面电阻为7.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例45)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化镓(Ga2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与镓元素与钛元素的元素数比达到94.5:0.5:5.0,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的烧结体。(热加压烧结)
由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为95.6%。需要说明的是,相对密度与实施例36同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为4.4×10-4Ω·cm。表面电阻为8.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例46)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化铝(Al2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(Ti2O3、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与铝元素与钛元素的元素数比达到96.5:0.5:3.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为96.9%。需要说明的是,相对密度由下述式求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
相对密度=100×[(烧结体的密度)/(理论密度)]
其中,理论密度=(氧化锌的单体密度×混合重量比+氧化铝的单体密度×混合重量比+氧化钛的单体密度×混合重量比)
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为4.1×10-4Ω·cm。表面电阻为8.2Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例47)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化铝(Al2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(Ti2O3、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与铝元素与钛元素的元素数比达到94.5:0.5:5.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为94.8%。需要说明的是,相对密度与实施例46同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为4.6×10-4Ω·cm。表面电阻为9.2Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例48)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化铝(Al2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(Ti2O3、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与铝元素与钛元素的元素数比达到92.5:0.5:7.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为94.2%。需要说明的是,相对密度与实施例46同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:
Figure BDA00002033235901451
3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为5.5×10-4Ω·cm。表面电阻为11.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例49)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化铝(Al2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与铝元素与钛元素的元素数比达到96.5:0.5:3.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为96.8%。需要说明的是,相对密度与实施例46同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:
Figure BDA00002033235901471
3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为3.9×10-4Ω·cm。表面电阻为7.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例50)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化铝(Al2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与铝元素与钛元素的元素数比达到94.5:0.5:5.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为94.7%。需要说明的是,相对密度与实施例46同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmΦ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为4.4×10-4Ω·cm。表面电阻为8.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例51)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化铝(Al2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与铝元素与钛元素的元素数比达到92.5:0.5:7.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为94.2%。需要说明的是,相对密度与实施例46同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为5.5×10-4Ω·cm。表面电阻为11.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.1倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例52)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化铝(Al2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与铝元素与钛元素的元素数比达到96.5:0.5:3.0,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的烧结体。(热加压烧结)
由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为96.6%。需要说明的是,相对密度与实施例46同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为3.9×10-4Ω·cm。表面电阻为7.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(实施例53)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化铝(Al2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与铝元素与钛元素的元素数比达到94.5:0.5:5.0,得到原料粉末的混合物。混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨形成的模具(模)中,用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的烧结体。(热加压烧结)
由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为95.8%。需要说明的是,相对密度与实施例46同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为4.4×10-4Ω·cm。表面电阻为8.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均59%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.2倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.2倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上可知,所得到的透明导电性基板上的膜,是透明并且为低电阻、并且也兼具有化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)的透明导电膜。另外,由于耐碱性、耐酸性优良,因此,推测在图案形成时具有适当的蚀刻速度。
(比较例15)
称量氧化锌(ZnO、岸田化学株式会社制)、氧化铝(Al2O3、住友化学株式会社制)、以及氧化钛(TiO(II)、株式会社高纯度化学研究所制),以使锌元素与铝元素与钛元素的元素数比达到90.0:7.0:3.0,装入聚丙烯制的容器中,再加入2mmφ氧化锆制球和作为混合溶剂的乙醇。将其利用球磨机进行混合,得到混合粉末。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入模具中,以40MPa的压力进行加压,得到圆盘型的成形体。将其装入到电炉中,在Ar气氛中、1300℃下进行加热处理,得到烧结体。由烧结体的尺寸计算出该烧结体的相对密度,结果为93.0%。需要说明的是,相对密度与实施例46同样地求出。对所得到的烧结体实施研削、表面研磨,得到50.8mmφ、厚度3mm的烧结体。
使用铜板作为背板,使用铟焊料焊接所得到的烧结体,得到溅射靶。
使用所得到的溅射靶,通过溅射进行成膜。溅射条件如下,得到厚度约500nm的薄膜。
靶尺寸:50.8mmφ3mm厚
溅射装置:佳能安内华制“E-200S”
溅射方式:DC磁控溅射
达到真空度:2.0×10-4Pa
Ar压力:0.5Pa
基板温度:250℃
溅射电功率:30W
使用基板:钠钙玻璃(50.8mm×50.8mm×0.5mm)
使所得到的薄膜在2倍稀释的盐酸中溶解,通过ICP-AES(赛默飞世尔科技公司制“Thermo-6500”),测定薄膜组成,结果得到与靶组成几乎相同的组成的薄膜。
另外,关于该透明导电膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
用四探针法(三菱化学株式会社制、ロレスタ)测定所得到的薄膜的表面电阻,使用Tencor公司制“Alpha-Step IQ”测定膜厚,计算出电阻率,结果为8.2×10-3Ω·cm。表面电阻为164Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均50%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
对所得到的透明导电性基板的耐湿性进行评价,结果可知,耐湿试验后的表面电阻为耐湿试验前的表面电阻的1.3倍,耐湿性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐热性进行评价,结果可知,耐热试验后的表面电阻为耐热试验前的表面电阻的1.3倍,耐热性优良。
对所得到的透明导电性基板的耐碱性进行评价,结果可知,在浸渍前后膜质未发生变化,耐碱性优良。另外,对所得到的透明导电性基板的耐酸性进行评价,结果可知,在浸渍后,膜厚变薄,发生溶解,但在浸渍前后膜质未发生变化,耐酸性优良。
由上,所得到的透明导电性基板上的膜是化学耐久性(耐热性、耐湿性、耐碱性、耐酸性)和耐碱性、耐酸性优良的透明导电膜,但近红外透过性低,且为高电阻。
(实施例54)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学品研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到92:8的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。
接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(0.1013MPa)的氩气气氛中、400℃下进行3小时退火,得到氧化物混合物(32)。
将所得到的氧化物混合物(32)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=92:8(Ti/(Zn+Ti)=0.08)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物混合物(32)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与氧化钛(Ti2O3)的结晶相的混合物。
然后,通过将所得到的氧化物混合物(32)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用该靶,通过溅射法使氧化锌系薄膜成膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的氧化锌系薄膜。
关于所形成的氧化锌系薄膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=92:8(Ti/(Zn+Ti)=0.08)。另外,关于该氧化锌系薄膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的氧化锌系薄膜的比电阻为8.3×10-4Ω·cm,表面电阻为16.6Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
然后,通过测定使所形成的薄膜在30℃的1质量%柠檬酸水溶液中浸渍60秒时的膜厚的减少速度(nm/秒),考察膜的蚀刻速度。需要说明的是,膜厚使用触针式膜厚计(Tencor公司制“Alpha-Step IQ”)进行测定。其结果,所形成的薄膜的蚀刻速度为0.27nm/秒。
通常,如果蚀刻速度为0.5nm/秒以下,则是能够充分地控制的水平,对于该薄膜,以上述柠檬酸水溶液作为蚀刻液,使用预定图案的掩模,进行图案形成,结果能够形成良好的蚀刻图案。另外,能够容易地控制蚀刻速度,得到导电性的氧化锌系薄膜图案。
(实施例55)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。
接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、800℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(33)。
将所得到的氧化物烧结体(33)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(33)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(33)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用该靶,通过溅射法使氧化锌系薄膜成膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的氧化锌系薄膜。
关于所形成的氧化锌系薄膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.04)。另外,关于该氧化锌系薄膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的氧化锌系薄膜的比电阻为4.4×10-4Ω·cm,表面电阻为8.8Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
然后,通过测定使所形成的薄膜在30℃的1质量%柠檬酸水溶液中浸渍60秒时的膜厚的减少速度(nm/秒),考察膜的蚀刻速度。需要说明的是,膜厚使用触针式膜厚计(Tencor公司制“Alpha-Step IQ”)进行测定。其结果,所形成的薄膜的蚀刻速度为0.40nm/秒。
通常,如果蚀刻速度为0.5nm/秒以下,则是能够充分地控制的水平,对于该薄膜,以上述柠檬酸水溶液作为蚀刻液,使用预定图案的掩模,进行图案形成,结果能够形成良好的蚀刻图案。另外,能够容易地控制蚀刻速度,得到导电性的氧化锌系薄膜图案。
(比较例16)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(Ti2O3;株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到99:1的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。
接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(0.1013MPa)的氩气气氛中、400℃下进行3小时退火,得到氧化物混合物(C14)。
将所得到的氧化物混合物(C14)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=99:1(Ti/(Zn+Ti)=0.01)。
然后,通过将所得到的氧化物混合物(C14)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用该靶,通过溅射法使氧化锌系薄膜成膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率100W、基板温度130℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚200nm的氧化锌系薄膜。
关于所形成的氧化锌系薄膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=99:1(Ti/(Zn+Ti)=0.01)。另外,关于该氧化锌系薄膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的氧化锌系薄膜的比电阻为2.25×10-3Ω·cm,表面电阻为112.5Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均70%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
然后,与实施例54同样地,考察所形成的薄膜的蚀刻速度,结果为1.2nm/秒。
该膜的情况下,由于蚀刻速度为1.0nm/秒以上,因此,难以控制,对于该薄膜,以与实施例1同样的柠檬酸水溶液作为蚀刻液,使用预定图案的掩模,进行图案形成,结果难以形成良好的蚀刻图案。
(比较例17)
使用含有2质量%氧化铝的氧化锌溅射用靶,通过直流磁控溅射法,在钠钙玻璃(厚度0.7mm)上形成掺杂有铝原子的氧化锌薄膜。需要说明的是,使成膜时的电功率为75W、成膜压力为0.5Pa、氧分压为0Pa、基板温度为室温、成膜时间为30分钟,进行溅射。
然后,与实施例54同样地操作,考察所形成的薄膜的蚀刻速度,结果为1.5nm/秒。
该膜的情况下,由于蚀刻速度为1.0nm/秒以上,因此,难以控制,对于该薄膜,以与实施例1同样的柠檬酸水溶液作为蚀刻液,使用预定图案的掩模,进行图案形成,结果难以形成良好的蚀刻图案。
(实施例56)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到92:8的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。
接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(0.1013MPa)的氩气气氛中、400℃下进行3小时退火,得到氧化物混合物(34)。
将所得到的氧化物混合物(34)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=92:8(Ti/(Zn+Ti)=0.08)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物混合物(34)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与氧化钛(Ti2O3)的结晶相的混合物。
然后,通过将所得到的氧化物混合物(34)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用该靶,通过溅射法使氧化锌系薄膜成膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的氧化锌系薄膜。
关于所形成的氧化锌系薄膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=92:8(Ti/(Zn+Ti)=0.08)。另外,关于该氧化锌系薄膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的氧化锌系薄膜的比电阻为7.6×10-4Ω·cm,表面电阻为15.2Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均90%,在红外区(780nm~2700nm)内平均65%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
然后,通过测定使所形成的薄膜在30℃的1质量%柠檬酸水溶液中浸渍60秒时的膜厚的减少速度(nm/秒),考察膜的蚀刻速度。需要说明的是,膜厚使用触针式膜厚计(Tencor公司制“Alpha-Step IQ”)进行测定。其结果,所形成的薄膜的蚀刻速度为0.27nm/秒。
通常,如果蚀刻速度为0.5nm/秒以下,则是能够充分地控制的水平,对于该薄膜,以上述柠檬酸水溶液作为蚀刻液,使用预定图案的掩模,进行图案形成,结果能够形成良好的蚀刻图案。另外,能够容易地控制蚀刻速度,得到导电性的氧化锌系薄膜图案。
(实施例57)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。
接着,将所得到的混合物装入模具中,通过单轴加压以成形压500kg/cm2成形,得到直径30mm、厚度5mm的圆盘状的成形体。将该成形体在常压(1.01325×102kPa)的氩气气氛中、800℃下进行4小时烧结,得到氧化物烧结体(35)。
将所得到的氧化物烧结体(35)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(35)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(35)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用该靶,通过溅射法使氧化锌系薄膜成膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的氧化锌系薄膜。
关于所形成的氧化锌系薄膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。另外,关于该氧化锌系薄膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的氧化锌系薄膜的比电阻为4.2×10-4Ω·cm,表面电阻为8.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
然后,通过测定使所形成的薄膜在30℃的1质量%柠檬酸水溶液中浸渍60秒时的膜厚的减少速度(nm/秒),考察膜的蚀刻速度。需要说明的是,膜厚使用触针式膜厚计(Tencor公司制“Alpha-Step IQ”)进行测定。其结果,所形成的薄膜的蚀刻速度为0.40nm/秒。
通常,如果蚀刻速度为0.5nm/秒以下,则是能够充分地控制的水平,对于该薄膜,以上述柠檬酸水溶液作为蚀刻液,使用预定图案的掩模,进行图案形成,结果能够形成良好的蚀刻图案。另外,能够容易地控制蚀刻速度,得到导电性的氧化锌系薄膜图案。
(实施例58)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨构成的模具(模),用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(36)。将所得到的氧化物烧结体(36)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。
通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(36)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(36)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用该靶,通过溅射法使氧化锌系薄膜成膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的氧化锌系薄膜。
关于所形成的氧化锌系薄膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。另外,关于该氧化锌系薄膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的氧化锌系薄膜的比电阻为4.2×10-4Ω·cm,表面电阻为8.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
然后,通过测定使所形成的薄膜在30℃的1质量%柠檬酸水溶液中浸渍60秒时的膜厚的减少速度(nm/秒),考察膜的蚀刻速度。需要说明的是,膜厚使用触针式膜厚计(Tencor公司制“Alpha-Step IQ”)进行测定。其结果,所形成的薄膜的蚀刻速度为0.40nm/秒。
通常,如果蚀刻速度为0.5nm/秒以下,则是能够充分地控制的水平,对于该薄膜,以上述柠檬酸水溶液作为蚀刻液,使用预定图案的掩模,进行图案形成,结果能够形成良好的蚀刻图案。另外,能够容易地控制蚀刻速度,得到导电性的氧化锌系薄膜图案。
(比较例18)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到88:12的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨构成的模具(模),用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(C15)。将所得到的氧化物烧结体(C15)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)。
通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(C15)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(C15)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用该靶,通过溅射法使氧化锌系薄膜成膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的氧化锌系薄膜。
关于所形成的氧化锌系薄膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)。另外,关于该氧化锌系薄膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的氧化锌系薄膜的比电阻为2.1×10-2Ω·cm,表面电阻为420.0Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
然后,通过测定使所形成的薄膜在30℃的1质量%柠檬酸水溶液中浸渍60秒时的膜厚的减少速度(nm/秒),考察膜的蚀刻速度。需要说明的是,膜厚使用触针式膜厚计(Tencor公司制“Alpha-Step IQ”)进行测定。其结果,所形成的薄膜的蚀刻速度为0.16nm/秒。
通常,如果蚀刻速度为0.5nm/秒以下,则是能够充分地控制的水平,对于该薄膜,以上述柠檬酸水溶液作为蚀刻液,使用预定图案的掩模,进行图案形成,结果能够形成良好的蚀刻图案。另外,能够容易地控制蚀刻速度,得到导电性的氧化锌系薄膜图案。蚀刻速度能够充分地控制,但电阻高。
(实施例59)
以氧化锌粉末(ZnO;和光纯药工业株式会社制、特级)以及氧化钛粉末(TiO(II);株式会社高纯度化学研究所制、纯度99.99%)作为原料粉末,将它们以Zn:Ti的原子数比达到97:3的比例进行混合,得到原料粉末的混合物。
混合操作后,将除去球和乙醇而得到的混合粉末装入由石墨构成的模具(模),用由石墨形成的冲以40MPa的压力进行真空加压,进行1000℃、4小时加热处理,得到圆盘型的氧化物烧结体(37)。将所得到的氧化物烧结体(37)用能量分散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“EDX-700L”)进行分析,结果Zn与Ti的原子数比为Zn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。
通过X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”)考察该氧化物烧结体(37)的结晶结构,结果是氧化锌(ZnO)与钛酸锌(Zn2TiO4)的结晶相的混合物,氧化钛完全不存在。
然后,通过将所得到的氧化物烧结体(37)加工成50mmφ的圆盘状,制作靶,使用该靶,通过溅射法使氧化锌系薄膜成膜,得到透明导电基板。即,在溅射装置(佳能安内华工程技术株式会社制“E-200”)内分别设置上述靶和透明基材(石英玻璃基板),以12sccm导入Ar气(纯度99.9995%以上、Ar纯气体=5N),在压力0.5Pa、电功率75W、基板温度250℃的条件下进行溅射,在基板上形成膜厚500nm的氧化锌系薄膜。
关于所形成的氧化锌系薄膜中的组成(Zn:Ti),使用波长色散型荧光X射线装置(株式会社岛津制作所制“XRF-1700WS”),通过荧光X射线法,使用标准曲线进行定量分析,结果,Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)。另外,关于该氧化锌系薄膜,使用X射线衍射装置(理学电机株式会社制“RINT2000”),进行使用薄膜测定用的附属物的X射线衍射,并且使用能量分散型X射线显微分析仪(TEM-EDX),考察在锌中的钛的掺杂状态,另外,使用电场放射型电子显微镜(FE-SEM),考察结晶结构,结果可知为C轴取向的纤锌矿型的单相,并且钛在锌上置换固溶。
所得到的透明导电性基板上的氧化锌系薄膜的比电阻为4.2×10-4Ω·cm,表面电阻为8.4Ω/□。需要说明的是,透明基板上的比电阻的分布为面内均匀。
所得到的透明导电性基板的透射率,在可见光区(380nm~780nm)内平均89%,在红外区(780nm~2700nm)内平均60%。需要说明的是,成膜前的石英玻璃基板的可见光区(380nm~780nm)内的透射率为平均94%,红外区(780nm~2700nm)内的透射率为平均94%。
然后,通过测定使所形成的薄膜在20℃的1mol/l的乙酸水溶液中浸渍120秒时的膜厚的减少速度(nm/秒),考察膜的蚀刻速度。需要说明的是,膜厚使用触针式膜厚计(Tencor公司制“Alpha-Step IQ”)进行测定。其结果,所形成的薄膜的蚀刻速度为0.33nm/秒。
通常,如果蚀刻速度为0.5nm/秒以下,则是能够充分地控制的水平,对于该薄膜,以上述柠檬酸水溶液作为蚀刻液,使用预定图案的掩模,进行图案形成,结果能够形成良好的蚀刻图案。另外,能够容易地控制蚀刻速度,得到导电性的氧化锌系薄膜图案。
(比较例19)
使用含有2质量%氧化铝的氧化锌溅射用靶,通过直流磁控溅射法,在钠钙玻璃(厚度0.7mm)上形成掺杂有铝原子的氧化锌薄膜。需要说明的是,使成膜时的电功率为75W、成膜压力为0.5Pa、氧分压为0Pa、基板温度为室温、成膜时间为30分钟,进行溅射。
然后,与实施例1同样地考察所形成的薄膜的蚀刻速度,结果为1.5nm/秒。
然后,通过测定使所形成的薄膜在20℃的1mol/l的乙酸水溶液中浸渍120秒时的膜厚的减少速度(nm/秒),考察膜的蚀刻速度。需要说明的是,膜厚使用触针式膜厚计(Tencor公司制“Alpha-Step IQ”)进行测定。其结果,所形成的薄膜的蚀刻速度为2.42nm/秒。
该膜的情况下,由于蚀刻速度为1.0nm/秒以上,因此,难以控制,对于该薄膜,以与实施例59同样的乙酸水溶液作为蚀刻液,使用预定图案的掩模进行图案形成,结果难以形成良好的蚀刻图案。

Claims (35)

1.一种氧化物烧结体,其实质上由锌、钛以及氧构成,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下。
2.如权利要求1所述的氧化物烧结体,其由氧化锌相和钛酸锌化合物相构成。
3.如权利要求1所述的氧化物烧结体,其由钛酸锌化合物相构成。
4.如权利要求1~3中任一项所述的氧化物烧结体,其实质上不含有氧化钛的结晶相。
5.如权利要求1~4中任一项所述的氧化物烧结体,其中,钛的原子价低于4价。
6.如权利要求1~5中任一项所述的氧化物烧结体,其中,也含有选自由镓、铝、锡、硅、锗、锆以及铪组成的组中的至少一种元素。
7.一种用于制造权利要求1~6中任一项所述的氧化物烧结体的方法,其中,在将包含以下(A)和/或(B)的原料粉末成形后,将所得到的成形体在惰性气氛中、真空中或还原气氛或者惰性气氛中、600℃~1500℃下进行烧结,
(A)氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末,
(B)钛酸锌化合物粉末。
8.一种用于制造权利要求1~6中任一项所述的氧化物烧结体的方法,其中,在将包含以下(A)和/或(B)的原料粉末成形后,将所得到的成形体在大气气氛中或氧化气氛中、600℃~1500℃下进行烧结,然后,进一步在惰性气氛中、真空中或还原气氛中实施退火处理,
(A)氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末,
(B)钛酸锌化合物粉末。
9.如权利要求7或8所述的方法,其中,所述氧化钛粉末为由式:TiO2-X(X=0.1~1)表示的低原子价氧化钛的粉末。
10.如权利要求8或9所述的方法,其中,所述退火处理的气氛为由选自由氮气、氩气、氦气、二氧化碳、氨以及氢气组成的组中的至少一种形成的气氛或真空。
11.一种氧化物混合物,其由氧化锌以及氧化钛构成,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下。
12.如权利要求11所述的氧化物混合物,其中,所述氧化钛中的钛的原子价低于4价。
13.如权利要求11或12所述的氧化物混合物,其也含有选自由镓、铝、锡、硅、锗、锆以及铪组成的组中的至少一种元素。
14.一种用于制造权利要求11~13中任一项所述的氧化物混合物的方法,其中,在将包含氧化钛粉末与氧化锌粉末的混合粉末或者氧化钛粉末与氢氧化锌粉末的混合粉末的原料粉末成形后,对所得到的成形体在大气气氛中、氧化气氛中、惰性气氛中、真空中或还原气氛中、50℃以上且低于600℃下实施退火处理。
15.如权利要求14所述的方法,其中,所述氧化钛粉末为由式:TiO2-X(X=0.1~1)表示的低原子价氧化钛的粉末。
16.如权利要求14或15所述的方法,其中,所述退火处理的气氛为由选自由氮气、氩气、氦气、二氧化碳以及氢气组成的组中的至少一种形成的气氛或真空。
17.一种用于通过溅射法、离子镀法、脉冲激光沉积法(PLD法)或电子束(EB)蒸镀法来成膜的靶,通过对权利要求1~6中任一项所述的氧化物烧结体或权利要求11~13中任一项所述的氧化物混合物进行加工而得到。
18.一种通过选自由脉冲激光沉积法(PLD法)、溅射法、离子镀法以及电子束(EB)蒸镀法组成的组中的一种形成氧化锌系透明导电膜的方法,其中,使用对实质上由锌、钛以及氧构成、且钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下的氧化物烧结体或氧化物混合物进行加工而得到的靶。
19.如权利要求18所述的方法,其中,所述钛为来自由式TiO2-X(X=0.1~1)表示的低原子价氧化钛的钛。
20.如权利要求19所述的方法,其中,所述低原子价氧化钛为由2价的钛构成的氧化钛(TiO)或者由3价的钛构成的氧化钛(Ti2O3)。
21.一种氧化锌系透明导电膜,其由权利要求18~20中任一项所述的方法形成。
22.一种透明导电性基板,其中,在透明基材上具备权利要求21所述的氧化锌系透明导电膜。
23.如权利要求22所述的透明导电性基板,其中,所述透明基材为玻璃板、树脂膜或树脂片。
24.一种氧化锌系透明导电膜形成材料,其由氧化物混合物或氧化物烧结体构成,所述氧化物混合物或氧化物烧结体中,钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下,以氧化锌作为主成分,包含镓以及铝中的至少一种的氧化物和氧化钛,镓或铝的原子数相对于全部金属原子数的比例为0.5%以上且6%以下,并且所述氧化钛为由式TiO2-X(X=0.1~1)表示的低原子价氧化钛。
25.如权利要求24所述的氧化锌系透明导电膜形成材料,其中,所述低原子价氧化钛中的钛的原子价为2价或3价。
26.如权利要求24或25所述的氧化锌系透明导电膜形成材料,其中,所述氧化物烧结体的相对密度为93%以上。
27.一种用于通过溅射法、离子镀法、脉冲激光沉积法(PLD法)或电子束(EB)蒸镀法来成膜的靶,通过对权利要求24~26中任一项所述的氧化锌系透明导电膜形成材料进行加工而得到。
28.一种通过溅射法、离子镀法、脉冲激光沉积法(PLD法)或电子束(EB)蒸镀法来形成氧化锌系透明导电膜的方法,其中,使用权利要求27所述的靶。
29.一种透明导电性基板,其中,在透明基材上具备由权利要求28所述的透明导电膜的形成方法形成的氧化锌系透明导电膜。
30.一种用酸对氧化锌系薄膜进行蚀刻来形成图案的方法,其中,所述氧化锌系薄膜是以氧化锌作为主成分、且钛相对于锌与钛的合计的原子数比Ti/(Zn+Ti)超过0.02且在0.1以下的薄膜。
31.如权利要求30所述的图案形成方法,其中,所述氧化锌系薄膜是将对实质上由锌、钛以及氧构成的氧化物烧结体或氧化物混合物进行加工而得到的靶作为膜形成材料而成膜的。
32.如权利要求30或31所述的图案形成方法,其中,所述钛为来自由通式TiO2-X(X=0.1~1)表示的低原子价氧化钛的钛。
33.如权利要求32所述的图案形成方法,其中,所述低原子价氧化钛为由2价的钛形成的氧化钛(TiO)或由3价的钛形成的氧化钛(Ti2O3)。
34.如权利要求30~33中任一项所述的图案形成方法,其中,所述氧化锌系薄膜为通过真空成膜法形成的膜。
35.如权利要求34所述的图案形成方法,其中,所述真空成膜法为溅射法、离子镀法、脉冲激光沉积法(PLD法)或电子束(EB)蒸镀法。
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