JP2000008180A - 透明酸化亜鉛皮膜及びその作製方法 - Google Patents
透明酸化亜鉛皮膜及びその作製方法Info
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Abstract
率が60%以上、比抵抗が0.2Ω・cm以下であり、
湿式めっき法により作製されたことを特徴とする透明酸
化亜鉛皮膜。 【効果】 本発明によれば、電気導電性と透明性の優れ
た酸化亜鉛皮膜を作製できる。
Description
の透明電極、太陽電池用などの透明半導体電極などとし
て有用な透明酸化亜鉛皮膜及びその作製方法に関する。
鉛は、ウルツ鉱構造を有する禁制帯巾3.3eVの酸化
物半導体であり、圧電効果、導電効果並びに発光効果に
も優れた特性を有し、資源的にも豊富である。この酸化
亜鉛膜は、表面弾性波素子、透明導電膜、センサー及び
光触媒へ応用されている。現在、酸化亜鉛膜は、化学蒸
着(CVD)法、スパッタリング法並びにモレキュラー
ビームエピタクシー(MBE)法などの乾式法や、ゾル
−ゲル法、液相成長法などの湿式法による作製が検討さ
れている。しかし、乾式法では、製膜雰囲気の制御のた
めの真空排気装置やガス導入装置、プラズマ発生のため
の高周波電源や機材加熱及び駆動装置が必要であり、一
般的に製膜は400℃以上で行われる。また、上記湿式
法においても、結晶性酸化物膜を得るためには、製膜
後、400℃以上の加熱が必要である。
ボラン(DMAB)を用いた無電解法と電解法を併用す
ることにより、不導体上に電気伝導性の優れた酸化亜鉛
を作製させる方法が報告されている(第12回回路実装
学術講演大会講演予稿集第121頁,1998年3月9
日発行)。この方法は、不導体上に水溶液から電気伝導
性の優れた酸化亜鉛膜を作製させる方法であり、乾式法
で必要とする設備を必要とせず、また高温での加熱を必
要としない。
電気伝導性の優れた酸化亜鉛膜は作製することはできる
が、光学的透明性に優れた酸化亜鉛膜を作製することは
困難である。従って、酸化亜鉛膜を産業的に使用できる
ものにするためには、透明性と電気伝導性に優れた酸化
亜鉛膜の作製が必要である。
たもので、電気伝導性と透明性の優れた湿式めっき法に
よる酸化亜鉛皮膜及びその作製方法を提供することを目
的とする。
発明は、上記目的を達成するため、 請求項1:厚さが0.01μm以上であり、光透過率が
60%以上、比抵抗が0.2Ω・cm以下であり、湿式
めっき法により作製されたことを特徴とする透明酸化亜
鉛皮膜、 請求項2:光学的透明性を有する不導体基材を銀イオン
を含有する活性化剤で触媒化処理した後、酸化亜鉛析出
溶液に浸漬して無電解法により上記基材上に酸化亜鉛皮
膜を形成し、更に上記酸化亜鉛析出溶液で該酸化亜鉛皮
膜を陰極として電解して、厚さ0.01μm以上の透明
酸化亜鉛皮膜を形成することを特徴とする透明酸化亜鉛
皮膜の作製方法、 請求項3:上記基材を2価の錫イオンを含むセンシタイ
ジング溶液でセンシタイジング処理した後、上記銀イオ
ンを含有する活性化剤で触媒化処理を施すようにした請
求項2記載の作製方法、 請求項4:活性化剤で触媒処理した後、強酸溶液への浸
漬処理を行い、その後酸化亜鉛析出溶液への浸漬処理を
行うようにした請求項3記載の作製方法を提供する。
皮膜を作製させる際の触媒付与工程を検討することによ
り、酸化亜鉛皮膜の透明度の向上を図った結果、電気導
電性が向上すると共に、光学的透明性に優れた酸化亜鉛
皮膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。これらが向上した理由は、銀触媒はPd触媒に比べ
て、緻密なZnOの初期析出ができ、その上に緻密なZ
nOが成長するので、透明性が向上すると共に、導電性
も向上するものと考えられる。
をESCAで分析したところ、酸化銀と2酸化錫が認め
られた。一方、Pd触媒の場合は、酸化Pdと2酸化錫
が認められた。また、これら触媒の付着状態をAFM
(原子間力顕微鏡)で観察したところ、銀触媒はPd触
媒と比較して、より緻密で凹凸の少ない付着の仕方をし
ていることが判明した。このように、銀触媒による触媒
の分散性、均一性の向上が酸化亜鉛の光学的、電気的性
質の改善に大きく寄与していると考えられる。これらの
触媒機構は不明であるが、酸化銀は次工程で使用するジ
メチルアミンボラン等の還元剤によって還元され、金属
になるのかもしれない。
本発明に係る酸化亜鉛皮膜の作製方法は、上述したよう
に、光学的透明性を有する不導体基材を銀イオンを含有
する活性化剤で触媒化処理した後、酸化亜鉛析出溶液に
浸漬して無電解法により上記基材上に酸化亜鉛皮膜を形
成し、更に上記酸化亜鉛析出溶液で該酸化亜鉛皮膜を陰
極として電解して、透明酸化亜鉛皮膜を形成するもの
で、この場合、上記基材を2価の錫イオンを含むセンシ
タイジング溶液でセンシタイジング処理した後、上記銀
イオンを含有する活性化剤で触媒化処理を施すことが好
ましい。また、活性化剤による処理の後、アクセレレー
タ処理(強酸溶液への浸漬処理)を行うことが好まし
い。
リカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の透明
プラスチックフィルムなどが挙げられる。
成する場合、以下の処理工程1)〜8)で行うことが好
ましい。
にする。公知の脱脂剤水溶液、有機溶剤などが使用で
き、公知の処理条件で処理することができる。 2)表面調整:公知の表面調整剤を使用して、素材表面
に電荷を付与する。 3)センシタイジング:公知の錫イオンを含有する溶液
に浸漬して、センシタイジングを行う。 4)アクチベーティング:銀イオンを主として含む活性
化剤で活性化を行う。 5)アクセレレータ処理:強酸溶液による浸漬処理を行
う。 6)上記の3),4),5)工程を必要により数回繰り
返してもよい。 7)無電解ZnO膜作製 8)電解ZnO膜作製
分としてカチオン界面活性剤あるいはカチオン性高分子
化合物を1〜50g/L含有する水溶液を使用すること
ができ、10〜60℃で1〜10分間浸漬処理すること
ができる。
センシタイジング溶液としては、SnCl2、SnSO4
等の2価の錫塩を塩酸、硫酸等の酸溶液に溶解した、2
価の錫イオンを1〜50g/L含有し、pHが1〜3で
ある溶液を使用し、10〜60℃で1〜10分間浸漬処
理することが好ましい。
イオンを含む活性化剤としては、銀イオン濃度0.00
01〜0.5モル/L、特に0.001〜0.1モル/
Lであるものが好ましい。この場合、銀イオンを与える
銀塩の例としては、硫酸銀、亜硫酸銀、チオ硫酸銀、過
塩素酸銀、メタンスルホン酸銀などが使用できるが、特
に限定はない。上記銀イオンを主成分とする溶液には、
2価の金属イオンを混合することで活性化の性能を向上
することができる。この例としては、Niイオン、Co
イオン、鉄イオン、亜鉛イオン、銅イオンなどが好適に
使用できる。この向上機構は不明であるが、次工程で使
用する無電解めっきの還元剤によってこれらの金属イオ
ンが還元されて金属になるかもしれない。これらの使用
濃度は上記銀イオンと同様である。なお、上記金属イオ
ンに対する対アニオンは、硫酸イオン、ハロゲン化物イ
オン、メタンスルホン酸イオン等が好適に使用される
が、特に限定はない。また、pHは5〜11程度が適当
である。
い範囲で設定できるが、通常は15〜60℃とすること
が好ましい。また、これらの活性化液への浸漬処理時間
も適宜選択できるが、数秒〜数分間が好適である。
化剤として用いることにより、電気伝導性を損なうこと
なく、透明性に優れた酸化亜鉛皮膜を作製することがで
きる。
は、ホウフッ酸、塩酸、メタンスルホン酸、硫酸等の強
酸を1〜200g/L、特に10〜100g/L水に溶
解した溶液を使用することができる。この場合、浸漬温
度は10〜60℃、特に15〜35℃、浸漬時間は0.
1〜30分間、特に0.5〜5分間とすることができ
る。このアクセレレータ処理を行うことにより、透明性
を更に向上させることができ、生成酸化亜鉛の物性を高
めることができる。その理由は必ずしも明らかではない
が、上記センシタイジング、アクチベーティングの工程
で生じた2酸化錫を溶解するためと考えられる。なお、
上記3),4)の工程だけでも十分な透明性を与えるの
で、工程5)は都合により省略してもよいが、この工程
5)を使用すると透明性はより向上する。
としては、ZnOを作製できる液であればよく、特に制
限されないが、硝酸亜鉛等の亜鉛塩0.01〜0.5モ
ル/L、好ましくは0.05〜0.2モル/Lと、ジメ
チルアミンボラン等のボラン系還元剤、その他の還元剤
を0.001〜0.5モル/L、好ましくは0.01〜
0.2モル/L、特に0.03〜0.1モル/L含有す
るpH4〜9程度、特にpH6.5程度の処理液を好適
に用いることができ、10〜80℃で5〜120分間浸
漬処理する方法が採用し得る。
O3)20.1モル/Lと、ジメチルアミンボラン0.0
3モル/Lを含有するpH6.5の処理液を用いること
がよい。この組成から得られた酸化亜鉛皮膜は、粒子径
が小さくなり、C軸配向(0001)し、ボイドが減少
するので、透明性、導電性が向上する。
と同様の処理液を使用し得、工程7)で得られた無電解
酸化亜鉛皮膜を陰極とし、亜鉛、カーボン、白金等を陽
極として、上記酸化亜鉛皮膜1cm2あたり0.1〜2
0クーロン、好ましくは1〜10クーロン通電して、
0.01μm以上、好ましくは0.05〜5μm、更に
好ましくは0.1〜2μmの厚さに形成すればよい。な
お、めっき温度としては10〜80℃程度とすることが
できる。
0.01μm以上において、吸光光度計で可視部の透過
度を測定した場合、60%以上、特に60〜95%程度
の透過度を示す。また、その比抵抗は四探針法で測定し
た場合、0.2Ω・cm以下、特に0.0001〜0.
2Ω・cmである。
明性に優れているため、液晶ディスプレイの透明電極、
太陽電池用の透明半導体電極などとして有効に用いられ
る。
優れた酸化亜鉛皮膜を作製できる。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
下記表面調整剤溶液に20℃で5分間浸漬後、水洗を行
い、次いで下記センシタイジング溶液で20℃で1分間
センシタイズした後、下記銀塩活性化溶液を用いて20
℃で1分間活性化処理した。この上に、下記に示す酸化
亜鉛析出溶液に65℃で30分間浸漬して、無電解法で
ZnOを析出させた。更に、このZnO析出物を陰極と
し、亜鉛板を陽極とし、上記酸化亜鉛析出溶液中で65
℃,30分間,1cm2あたり4クーロンの通電化処理
を行い、電解して、ZnOを成長させた。
り、その光透過率、比抵抗を測定した。結果を表1に示
す。なお、光透過率は吸光光度法により、比抵抗は四探
針法により測定した。
化溶液による処理後、ホウフッ酸50g/Lの強酸溶液
を用いて20℃で1分間アクセレレータ処理を行い、次
いで酸化亜鉛析出溶液による処理を行った以外は、実施
例1と同様にしてZnO皮膜を得た。
溶液の代わりに下記パラジウム活性化溶液を用いて、2
0℃,1分間の活性化処理を行った以外は実施例1と同
様に操作した。
過率及び比抵抗の測定結果を表1に示す。
導電性が非常に改善されたZnO皮膜を形成し得ること
が認められる。
Claims (4)
- 【請求項1】 厚さが0.01μm以上であり、光透過
率が60%以上、比抵抗が0.2Ω・cm以下であり、
湿式めっき法により作製されたことを特徴とする透明酸
化亜鉛皮膜。 - 【請求項2】 光学的透明性を有する不導体基材を銀イ
オンを含有する活性化剤で触媒化処理した後、酸化亜鉛
析出溶液に浸漬して無電解法により上記基材上に酸化亜
鉛皮膜を形成し、更に上記酸化亜鉛析出溶液で該酸化亜
鉛皮膜を陰極として電解して、厚さ0.01μm以上の
透明酸化亜鉛皮膜を形成することを特徴とする透明酸化
亜鉛皮膜の作製方法。 - 【請求項3】 上記基材を2価の錫イオンを含むセンシ
タイジング溶液でセンシタイジング処理した後、上記銀
イオンを含有する活性化剤で触媒化処理を施すようにし
た請求項2記載の作製方法。 - 【請求項4】 活性化剤で触媒処理した後、強酸溶液へ
の浸漬処理を行い、その後酸化亜鉛析出溶液への浸漬処
理を行うようにした請求項3記載の作製方法。
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