DE10329338A1 - Sinterkörper aus ZnO - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Zinkoxid-Sinterkörper, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung als Sputter-Targets zur Herstellung von elektrisch hochleitfähigen transparenten Schichten. DOLLAR A Ein erfindungsgemäßer ZnO-Sinterkörper enthält a) 0,1 bis 20 Gew.-% eines Oxides eines mindestens dreiwertigen positiv geladenen Metalls sowie b) 0,1 bis 20 Gew.-% eines - von a) unterschiedlichen - Oxides eines mindestens dreiwertigen positiv geladenen Metalls oder c) mindestens 0,05 Gew.-% einer Verbindung, die ein einwertiges negativ geladenes Element enthält - jeweils bezogen auf das Gewicht von Zinkoxid.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch leitenden dotierten Sinterkörper aus Zinkoxid (ZnO), ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung, insbesondere als Sputter-Target zur Herstellung von elektrisch hochleitfähigen transparenten Schichten, sogenannten TCO-Schichten (transparent conductive oxide-Schichten).
  • Derartige Schichten besitzen Transparenz im Bereich sichtbaren Lichts und werden z. B. als transparente Elektroden für EL (Elektrolumineszenz)-Anzeigevorrichtungen sowie Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen und Plasmalumineszenz-Vorrichtungen, als Elektrodenfilme für Solarzellen und alle Arten von Licht empfangenden Elementen verwendet. Weitverbreitet ist auch ihr Einsatz in Schichtsystemen bei Wärmestrahlen reflektierenden Filmen für Automobile und Gebäude, als antistatische Filme für Photomasken oder als transparente Heizelemente für verschiedene Beschlagsverhinderungseinrichtungen einschließlich Gefriervitrinen. Darüber hinaus sind sie als Substrate für Elektrochromie-Vorrichtungen, wie Licht kontrollierendes Glas, brauchbar.
  • Aus der DE-T-689 19 299 ist ein Zinkoxid-Sinterkörper bekannt, welcher 0,1 bis 20 Gew.-% eines Oxids eines mindestens positiv-dreiwertigen Elements – bezogen auf die Zinkoxidmenge – enthält und eine Sinterdichte von mindestens 5 g/cm3 und einen spezifischen Widerstand von kleiner als 1 Ω · cm aufweist. Wird dieser Sinterkörper als Sputter-Target zum Herstellen von TCO-Schichten eingesetzt, so weisen die so erhaltenen Schichten jedoch für verschiedene Anwendungen eine noch nicht zufriedenstellende Konzentration an Ladungsträgern auf.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Sinterkörper auf der Basis von Zinkoxid bereitzustellen, aus dem durch Sputtern TCO-Schichten abgeschieden werden können, welche nicht die Nachteile der im Stand der Technik bekannten Schichten aufweisen. Insbesondere werden Schichten mit – im Vergleich zum Stand der Technik – verbesserten elektrischen Eigenschaften angestrebt.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Zinkoxid-Sinterkörper enthaltend
    • a) 0,1 bis 20 Gew.-% eines Oxides eines mindestens dreiwertigen positiv geladenen Metalls, sowie
    • b) 0,1 bis 20 Gew.-% eines – von a) unterschiedlichen – Oxides eines mindestens dreiwertigen positiv geladenen Metalls, und/oder
    • c) mindestens 0,05 Gew.-% eines einwertigen negativ geladenen Elements,
    – jeweils bezogen auf das Gewicht von Zinkoxid. Der erfindungsgemäße Zinkoxid-Sinterkörper weist eine Sinterdichte von mindestens 5 g/cm3 auf.
  • Der erfindungsgemäße ZnO-Sinterkörper ist also mit den Bestandteilen a) und b), a) und c) oder a), b) und c) dotiert. Diese Bestandteile/Dotierungselemente sollen im folgenden näher-erläutert werden.
  • Bestandteile a) und b)
  • Ein mindestens dreiwertiges positiv geladenes Metall ist ein Metallkation, dessen Wertigkeit drei oder höher ist. Bei den Oxiden der mindestens dreiwertigen positiv geladenen Metalle handelt es sich um Oxide der Elemente der Gruppen IIIA bis VIIA und IIIB bis VIIIB des Periodensystems der Elemente (PSE) sowie um Oxide der Lanthanide. Beispiele sind die Oxide von B, Al, Ga, In, Tl (Gruppe IIIa des PSE), Si, Ge, Sn, Pb (Gruppe IVa des PSE), As, Sb, Bi (Gruppe Va des PSE), Se, Te (Gruppe VIa des PSE), Sc, Y, La, (Gruppe IIIb des PSE), Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu (Lanthanoiden), Ti, Zr, Hf (Gruppe IVb des PSE), V, Nb, Ta (Gruppe Vb des PSE), Cr, Mo, W (Gruppe VIb des PSE), Mn, Re (Gruppe VIIb des PSE), sowie die Oxide von Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt (Gruppe VIIIb des PSE).
  • Bevorzugt ist ein Bestandteil der Bestandteile a) und b) ausgewählt aus der Gruppe der Oxide von Al, Ga, In, Sn, Si, Ge, Zr und Ti, wobei die Bestandteile a) und b) unterschiedlich sind. Besonders bevorzugt sind beide Bestandteile a) und b) aus dieser Gruppe ausgewählt, wobei sich die Bestandteile a) und b) unterscheiden.
  • Die bevorzugte Menge der Bestandteile a) und b) beträgt unabhängig voneinander 0,1 bis 5,0 Gew.-% – bezogen auf das Gewicht von Zinkoxid. Besonders bevorzugt liegen beide Bestandteile a) und b) in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-% – bezogen auf das Gewicht von Zinkoxid – vor.
  • Bestandteil c)
  • Der Bestandteil c) ist ein einwertiges negativ geladenes Element. Es handelt sich dabei um ein Anion eines Elementes der Gruppe VIIA des PSE. Beispiele sind F, Cl, Br oder I, wobei Fluor besonders bevorzugt ist.
  • Der Bestandteil c) wird dem Sinterkörper in Form einer chemischen Verbindung zugeführt, die das Anion und mindestens ein Kation, insbesonde re ein Metallkation, enthält. Das Kation der Verbindung ist vorzugsweise ein Element der Bestandteile a) oder b) und bevorzugt Zn2+ oder Al3+. Eine besonders bevorzugte Verbindung ist AlF3. Zusätzlich kann die Verbindung des Bestandteils c) weitere Bestandteile aufweisen, z.B. einen Sauerstoffanteil. Ein Beispiel für solche Verbindungen ist AlOxFy.
  • Der Bestandteil c) wird entweder zu den Bestandteilen a) und b) dazu dotiert oder ersetzt den Bestandteil b). Bevorzugt ersetzt er den Bestandteil b),
  • Bevorzugt liegt der Bestandteil c) in einer Menge von mindestens 0,1 Gew.-% – bezogen auf das Gewicht von Zinkoxid – vor.
  • Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen ZnO-Sinterkörper mit zwei Bestandteilen dotiert, enthalten also entweder die Bestandteile a) und b) oder die Bestandteile a) und c).
  • Verwendung des Zinkoxid-Sinterkörpers als Sputter-Target
  • Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Zinkoxid-Sinterkörpers als Sputter-Target zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, transparenten Schichten. Die so erhältlichen Schichten weisen im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten Schichten verbesserte elektrische Eigenschaften auf. Zur Herstellung der Schichten kann sowohl die Mittelfrequenz-Sputtertechnik als auch die Gleichstrom-Sputtertechnik angewandt werden. Wenn der ZnO-Sinterkörper der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, ist bei jedem der Sputter-Verfahren der Entladungsvorgang stabil, und es werden transparente elektrisch leitfähige Schichten erhalten, die einen sehr niedrigen Widerstand aufweisen und eine ausgezeichnete Transparenz haben.
  • Herstellung des Zinkoxid-Sinterkörpers
  • Der erfindungsgemäße ZnO-Sinterkörper lässt sich nach herkömmlichen, dem Fachmann bekannten Verfahren, beispielsweise nach dem in DE-T-689 19 299 beschriebenen Verfahren, herstellen. Die Dispergierung der Dotierungselemente a) und b) kann sowohl mechanisch als auch chemisch, beispielsweise durch gemeinsame Fällung entsprechender Ausgangsverbindungen, erfolgen.
  • Zur Herstellung des erfindungsgemäßen ZnO-Sinterkörpers lassen sich grundsätzlich zwei Varianten verfolgen: Gemäß einer ersten Variante liegt der Bestandteil c) bereits vor dem Sintern in einem ZnO-Grünkörper vor, während der Bestandteil c) bei der zweiten Variante erst während des Sinterns in den ZnO-Grünkörper eingebracht wird.
  • Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen ZnO-Sinterkörpers gemäß der ersten Variante kann ein den Bestandteil c) enthaltender Grünkörper beispielsweise unter Verwendung von chemischen Fällprozeduren erzeugt werden. Dazu wird z.B. eine Suspension aus ZnO-Körnern und einem löslichen Aluminiumsalz gebildet. Durch Zugabe von Flusssäure wird Aluminiumfluorid ausgefällt, das sich an den ZnO-Körnern anlagert. Diese mit Aluminiumfluorid versehenen ZnO-Körner werden anschließend getrocknet zu einem keramischen Formteil, einem so genannten Grünkörper, gepresst.
  • Für den Sintervorgang wird der Grünkörper in ein verschließbares Sintergefäß gelegt. Neben dem Grünkörper befindet sich in dem Sintergefäß zusätzlich arteigenes Material sowie ein Anteil des Bestandteils c).
  • Die Sinterung erfolgt bei Druck- und Temperaturbedingungen, bei denen der zusätzliche Bestandteil c) in die Gasphase übergeht und ein Abdampfen des Bestandteils c) verhindert, d.h. einen Austritt des bereits in den Grünkörper eingebrachten Bestandteils c) aus dem Sinterkörper verhindert.
  • Das Herstellungsverfahren gemäß der zweiten Variante ist gegenüber der ersten Variante bevorzugt und auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Variante wird ZnO in Gegenwart der Bestandteile/Dotierungselemente a), b) oder/und c) bei einer Temperatur und einem Druck gesintert, d. h. für eine gewisse Dauer auf eine gewisse Temperatur erhitzt. Die Sintertemperatur und der Druck werden so gewählt, dass ein gewisser Anteil zumindest eines der Bestandteile a), b) oder/und c) gasförmig vorliegt, wobei vorzugsweise das Dotierungselement c) bei dieser Temperatur flüchtig ist und die Gasphase mit dem Dotierungselement c) angereichert ist. Bevorzugt wird der den Sinterkörper umgebende Gasraum von der umgebenden Ofenatmosphäre durch ein verschließbares Sintergefäß getrennt, so dass die Konzentration der Dotierungselemente in der Gasphase im Sintergefäß höher als im umgebenden Ofenraum ist.
  • Dieses Verfahren wird bevorzugt bei der Dotierung mit dem Bestandteil c) angewendet. Ausgangspunkt ist hierbei ein Grünkörper der neben ZnO nur die Bestandteile a) bzw. a) und b), nicht aber den Bestandteil c) enthält. Wie bei dem Verfahren gemäß der ersten Variante wird der Grünkörper in ein verschließbares Sintergefäß gelegt, in dem sieh neben dem Grünkörper zusätzlich arteigenes Material sowie ein Anteil des Bestandteils c) befindet.
  • Die Sinterung erfolgt vorzugsweise bei Druck- und Temperaturbedingungen, bei denen der in der Gasphase vorliegende zusätzliche Bestandteil c) während der Sinterung in den Grünkörper eindiffundiert.
  • Der zusätzliche Bestandteil c) dient bei der Sinterung in der zweiten Verfahrensvariante also als Diffusionsquelle für eine Dotierung des Sinterkörpers mit dem Bestandteil c), während er bei der Sinterung in der ersten Verfahrensvariante lediglich einen Austritt des zuvor bereits in den Grünkörper eingebrachten Bestandteils c) verhindert.
    •
  • Beispiel
  • Nachfolgend wird die Herstellung eines erfindungsgemäßen ZnO-Sinterkörpers mittels des Verfahrens gemäß der zweiten Variante beschrieben. Ausgangspunkt ist hierbei ein Grünkörper, der neben ZnO nur Al3+, beispielsweise in Form von Al2O3, aber keine Fluorionen enthält. Der Grünkörper wird in ein Pulver aus tot gebranntem ZnO eingebettet, das sich in einem verschließbaren Tiegel aus Al2O3 befindet. Das ZnO-Pulver ist mit AlF3 angereichert, wobei das AlF3 in einer Menge von etwa 5 Gew.-% bezogen auf die Menge des pulverförmigen ZnO vorliegt. Neben dem AlF3 befindet sich auch ein geringer Anteil von Al2O3 in dem Tiegel.
  • Die Sinterung erfolgt über einen Zeitraum von fünf Stunden bei Normaldruck und bei einer Sintertemperatur von 1300°C bis 1400°C. Das bei diesen Bedingungen in der Gasphase in Form von AlF3 bzw. HF vorliegende Fluor diffundiert während der Sinterung in den Grünkörper ein. Dabei werden Al3+ und F– im Gitter des ZnO eingebaut.
  • Das Ergebnis des Sintervorgangs ist ein erfindungsgemäßer ZnO-Sinterkörper, der Al3+ und F– im ZnO-Gitter enthält. Zusätzlich kann der Sinter körper einen Anteil von Al2O3 enthalten, der in einer Menge von weniger als etwa 10 Gew.-% – bezogen auf die Masse des Zinkoxids – vorliegt.

Claims (9)

  1. Zinkoxid-Sinterkörper, enthaltend a) 0,1 bis 20 Gew.-% eines Oxides eines mindestens dreiwertigen positiv geladenen Metalls, sowie b) 0,1 bis 20 Gew.-% eines – von a) unterschiedlichen – Oxides eines mindestens dreiwertigen positiv geladenen Metalls, und/oder c) mindestens 0,05 Gew.-% eines einwertigen negativ geladenen Elements, - jeweils bezogen auf das Gewicht von Zinkoxid, wobei der Sinterkörper eine Sinterdichte von mindestens 5 g/cm3 aufweist.
  2. Zinkoxid-Sinterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er die Bestandteile a), b) und c) enthält.
  3. Zinkoxid-Sinterkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestandteil a) in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-% – bezogen auf das Gewicht von Zinkoxid – vorliegt.
  4. Zinkoxid-Sinterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestandteil b) in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-% – bezogen auf das Gewicht von Zinkoxid – vorliegt.
  5. Zinkoxid-Sinterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestandteil c) in einer Menge von mindestens 0,1 Gew.-% bezogen auf das Gewicht von Zinkoxid – vorliegt.
  6. Zinkoxid-Sinterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestandteil a) und/oder b) ausgewählt ist aus der Gruppe der Oxide von Al, Ga, In, Sn, Si, Ge, Zr und Ti, wobei die Bestandteile a) und b) unterschiedlich sind.
  7. Zinkoxid-Sinterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Widerstand des ZnO-Sinterkörpers kleiner als 0,1 Ω cm ist.
  8. Verwendung eines Zinkoxid-Sinterkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Sputter-Target zur Herstellung von elektrisch leitfähigen, transparenten Schichten.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Zinkoxid-Sinterkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ZnO in Gegenwart der Bestandteile a), b) oder/und c) bei einer Temperatur und einem Druck gesintert wird, bei der Anteile der Bestandteile a), b) oder/und c) gasförmig vorliegen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2194158B1 (de) * 2007-09-27 2015-03-25 Mitsubishi Materials Corporation ZnO-AUFDAMPFUNGSMATERIAL UND HERSTELLUNGSVERFAHREN DAFÜR
CN102534501A (zh) * 2012-03-29 2012-07-04 山东理工大学 太阳电池用共掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法
WO2019068807A1 (de) * 2017-10-04 2019-04-11 Ceramtec Gmbh Teilstabilisierter zirkonoxid-werkstoff mit hoher sinteraktivität

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06128743A (ja) * 1992-09-04 1994-05-10 Mitsubishi Materials Corp 透明導電膜とその製造方法およびそれに用いるターゲット
JPH06293956A (ja) * 1993-04-06 1994-10-21 Japan Energy Corp 酸化亜鉛系透明導電膜及びその作製法並びにそれに使用するスパッタリングターゲット
US5736267A (en) * 1994-08-17 1998-04-07 Asahi Glass Company Ltd. Transparent conductive film and method for its production, and sputtering target
JPH11171539A (ja) * 1997-12-08 1999-06-29 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ＺｎＯ系焼結体およびその製法
WO2001013371A1 (fr) * 1999-01-12 2001-02-22 Nikko Materials Company, Limited Film photoemetteur et cible de pulverisation pour former ce film photoemetteur
WO1999045163A1 (fr) * 1998-03-05 1999-09-10 Asahi Glass Company Ltd. Cible de pulverisation cathodique, film conducteur transparent et son procede de production
DE10306925A1 (de) * 2003-02-19 2004-09-02 GfE Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH PVD-Beschichtungsmaterial

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