JP2002231054A - 透明電極材料およびそれを用いた電子素子 - Google Patents

透明電極材料およびそれを用いた電子素子

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JP2002231054A
JP2002231054A JP2001025638A JP2001025638A JP2002231054A JP 2002231054 A JP2002231054 A JP 2002231054A JP 2001025638 A JP2001025638 A JP 2001025638A JP 2001025638 A JP2001025638 A JP 2001025638A JP 2002231054 A JP2002231054 A JP 2002231054A
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transparent electrode
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film
substrate
ito
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JP2001025638A
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English (en)
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Junichi Hanna
純一 半那
Chikashi Shinno
史 新野
Yoshio Suzuki
義雄 鈴木
Yasuo Toko
康夫 都甲
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Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極と電荷輸送層とが直接または電荷発生層
を介して隣接される電子素子において電極の電荷注入特
性を向上させることができれば、より低電圧での駆動が
可能になると共に、印加電圧に対する応答性を向上させ
ることが可能になる。 【解決手段】 インジウム（Ｉｎ）およびモリブデン
（Ｍｏ）を含有し、ＩＴＯよりも高い仕事関数を有する
酸化物によって、または、インジウム（Ｉｎ）およびタ
ングステン（Ｗ）を含有し、ＩＴＯよりも低い仕事関数
を有する酸化物によって、電極を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は透明電極材料、この
透明電極材料を用いた電子素子、および前記透明電極材
料を用いた透明電極の製造方法に係り、特に、金属酸化
物系の透明電極材料、この透明電極材料と電荷輸送層と
を利用した電子素子、および金属酸化物系の透明電極の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複写機やプリンタに使用される感光体、
あるいは有機ＥＬ素子等においては、電極上に直接、ま
たは電荷発生層を介して、電荷輸送層が設けられてい
る。この電荷輸送層は、従来より、固体の有機材料によ
って形成されている。
【０００３】近年、電荷輸送材料であると共に液晶材料
でもある材料（以下、この材料を「電荷輸送液晶材料」
という。）や、電荷輸送液晶材料であると共に蛍光材料
でもある材料が開発され、これらの電荷輸送材料を利用
した光センサ、画像表示素子、画像記録素子、空間光変
調素子、トランジスタ、発光素子等の電子素子が提案さ
れている（例えば特開平１１−１４４５２６号公報、特
開平１１−１９９８７１号公報、特開平９−３１６４４
２号公報参照）。
【０００４】例えば液晶表示装置で使用されるセル容器
の製造技術を利用して平板状の容器を作製し、この容器
内に電荷輸送液晶材料を充填することにより、機械的強
度および対環境安定性が比較的高く、均質で大面積の電
荷輸送層を比較的容易に形成することができる。
【０００５】ところで、電荷輸送層を利用した光セン
サ、画像表示素子、画像記録素子、情報記録素子、空間
光変調素子、発光素子等においては、透明電極と電荷輸
送層とが直接または電荷発生層を介して隣接する。
【０００６】透明電極は、例えば金（Ａｕ）、アルミニ
ウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金
（Ｐｔ）等の金属の薄膜によって形成することもできる
が、一般には金属酸化物によって形成される。
【０００７】透明電極に利用される金属酸化物として
は、Ｉｎ2Ｏ3系酸化物、ＳｎＯ2系酸化物、ＺｎＯ系酸
化物等が知られている。なかでもＩｎ2Ｏ3系酸化物の１
つであるＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）は、抵抗率
（シート抵抗）が低く可視光の透過率が高い透明電極を
形成することが可能なことから、透明電極材料として広
く利用されている。
【０００８】透明電極と電荷輸送層とを利用した電子素
子においても、一般にはＩＴＯによって透明電極が形成
される。ただし、電荷輸送層を固体材料によって形成し
たタイプの有機エレクトロルミネッセンス素子において
は、通常、陽極材料としてのみＩＴＯが利用され、陰極
材料としては４ｅＶ程度以下の仕事関数を有する金属材
料もしくは合金材料が利用される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】電極と電荷輸送層とが
直接または電荷発生層を介して隣接される電子素子にお
いて、電極から電荷発生層または電荷輸送層への電荷注
入特性を向上させることができれば、より低電圧での駆
動が可能になる。また、印加電圧に対する電子素子の応
答性を向上させることが可能になる。
【００１０】本発明の目的は、電荷注入特性の高い透明
電極材料を提供することである。
【００１１】本発明の他の目的は、電荷輸送層と電荷注
入特性の高い透明電極とを備えた電子素子を提供するこ
とである。
【００１２】本発明の更に他の目的は、電荷注入特性の
高い透明電極の製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、インジウム（Ｉｎ）およびモリブデン（Ｍｏ）を含
有する酸化物であり、ＩＴＯよりも高い仕事関数を有す
る透明電極材が提供される。
【００１４】本発明の他の観点によれば、インジウム
（Ｉｎ）およびタングステン（Ｗ）を含有する酸化物で
あり、ＩＴＯよりも低い仕事関数を有する透明電極材料
が提供される。
【００１５】本発明の更に他の観点によれば、基板と、
前記基板上に、インジウム（Ｉｎ）およびモリブデン
（Ｍｏ）を含有する酸化物によって形成され、ＩＴＯよ
りも高い仕事関数を有する透明電極と、前記透明電極に
直接または電荷発生層を介して隣接する電荷輸送層とを
有する電子素子が提供される。
【００１６】本発明の更に他の観点によれば、基板と、
前記基板上に、インジウム（Ｉｎ）およびタングステン
（Ｗ）を含有する酸化物によって形成され、ＩＴＯより
も低い仕事関数を有する透明電極と、前記透明電極に直
接または電荷発生層を介して隣接する電荷輸送層とを有
する電子素子が提供される。
【００１７】本発明の更に他の観点によれば、中空の板
状を呈する容器であって、互いに間隔をあけて対向配置
された２枚の基板と、該２枚の基板のうちの一方の基板
の内側面上にインジウム（Ｉｎ）およびモリブデン（Ｍ
ｏ）を含有する酸化物によって形成され、ＩＴＯよりも
高い仕事関数を有する第１の透明電極と、前記２枚の基
板のうちの他方の基板の内側面上にインジウム（Ｉｎ）
およびタングステン（Ｗ）を含有する酸化物によって形
成され、ＩＴＯよりも低い仕事関数を有する第２の透明
電極とを有する容器と、前記容器内に形成された電荷輸
送層とを備えた電子素子が提供される。
【００１８】本発明の更に他の観点によれば、電圧印加
手段を有する基板ホルダを備えたアーク放電イオンプレ
ーティング装置の真空槽内に、インジウム（Ｉｎ）およ
びモリブデン（Ｍｏ）を含有する蒸発源を配置すると共
に、前記基板ホルダに基板を装着する工程と、前記真空
槽内を減圧雰囲気にし、前記蒸発源の近傍でアーク放電
を生じさせて前記蒸発源を蒸発、イオン化させると共
に、前記イオン化で生じたイオンを前記電圧印加手段に
負バイアスを印加することで前記基板ホルダ側に電気的
に吸引し、該電気的な吸引によって、インジウム（Ｉ
ｎ）およびモリブデン（Ｍｏ）を含有し、ＩＴＯよりも
高い仕事関数を有する酸化物によって構成される透明導
電層を前記基板上に堆積させる工程とを含む透明電極の
製造方法が提供される。
【００１９】本発明の更に他の観点によれば、電圧印加
手段を有する基板ホルダを備えたアーク放電イオンプレ
ーティング装置の真空槽内に、インジウム（Ｉｎ）およ
びタングステン（Ｗ）を含有する蒸発源を配置すると共
に、前記基板ホルダに基板を装着する工程と、前記真空
槽内を減圧雰囲気にし、前記蒸発源の近傍でアーク放電
を生じさせて前記蒸発源を蒸発、イオン化させると共
に、前記イオン化で生じたイオンを前記電圧印加手段に
負バイアスを印加することで前記基板ホルダ側に電気的
に吸引し、該電気的な吸引により、インジウム（Ｉｎ）
およびタングステン（Ｗ）を含有し、ＩＴＯよりも低い
仕事関数を有する酸化物によって構成される透明導電層
を前記基板上に堆積させる工程とを含む透明電極の製造
方法が提供される。
【００２０】インジウム（Ｉｎ）およびモリブデン（Ｍ
ｏ）を含有し、ＩＴＯよりも高い仕事関数を有する酸化
物（以下、この酸化物を「ＩＭＯ」と略記する。）を透
明電極材料として用いることにより、電荷注入特性の高
い透明電極を得ることが可能になる。
【００２１】また、インジウム（Ｉｎ）およびタングス
テン（Ｗ）を含有し、ＩＴＯよりも低い仕事関数を有す
る酸化物（以下、この酸化物を「ＩＷＯ」と略記す
る。）を透明電極材料として用いることによっても、電
荷注入特性の高い透明電極を得ることが可能になる。
【００２２】ＩＭＯまたはＩＷＯを用いて電荷注入特性
の高い透明電極を得るにあたっては、その表面の平滑性
を高めることが好ましい。例えばアーク放電イオンプレ
ーティングによれば、表面の平滑性が高いＩＭＯ膜また
はＩＷＯ膜を成膜することができる。
【００２３】電荷輸送層を利用した電子素子を得るにあ
たって、電荷輸送層に直接または電荷発生層を介して隣
接する透明電極をＩＭＯまたはＩＷＯによって形成する
ことにより、ＩＭＯまたはＩＷＯから電荷輸送層へ効率
よく電荷を注入することが可能になる。電極から電荷輸
送層へ効率よく電荷が注入されれば、例えば、より低電
圧で電子素子を駆動させることが可能になると共に、印
加電圧に対する電子素子の応答性を向上させることがで
きる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は、実施例による電子素子を
概略的に示す。同図に示した電子素子はエレクトロルミ
ネッセンス素子（以下、「ＥＬ素子２０」という。）で
あり、このＥＬ素子２０は、中空の板状を呈する容器１
０と、容器１０に収容された電荷輸送液晶材料によって
構成される電荷輸送層１５とを備える。
【００２５】容器１０では、ギャップコントロール材を
数％添加した熱硬化型シール剤１によって、２枚の透明
ガラス基板２ａ、２ｂが２μｍの間隔をあけて対向配置
されている。第１の透明電極３ａが図１での上側透明ガ
ラス基板２ａの内側面上に設けられ、第２の透明電極３
ｂが下側透明ガラス基板２ｂの内側面上に設けられてい
る。
【００２６】電荷輸送層１５は、容器１０の形成後に、
この容器１０に２，５−ジオクチル−２，２′：５′，
２″−ter−チオフェンを液体状態で充填することによ
って形成されている。上記の化合物は、電荷輸送液晶材
料であると共に、蛍光材料でもある。電荷輸送層１５
は、電界発光層としても機能する。
【００２７】第１の透明電極３ａと第２の透明電極３ｂ
との組み合わせが、ＩＭＯ膜／ＩＭＯ膜、ＩＭＯ膜／Ｉ
ＴＯ膜、ＩＭＯ膜／ＩＷＯ膜またはＩＷＯ膜／ＩＷＯ膜
である計４種類のＥＬ素子２０を作製した。また、比較
のため、第１の透明電極３ａと第２の透明電極３ｂとの
組み合わせがＩＴＯ膜／ＩＴＯ膜であるＥＬ素子を作製
した。第１および第２の透明電極３ａ、３ｂの各々は、
いずれのＥＬ素子においても、電極面積１６ｍｍ2 、膜
厚５００オングストローム（５０ｎｍ）の電極である。
【００２８】ＩＭＯ膜は、不可避的な混入物（不純物）
を除き、インジウム（Ｉｎ）、モリブデン（Ｍｏ）およ
び酸素（Ｏ）によって構成される。
【００２９】ＩＷＯ膜は、不可避的な混入物を除き、イ
ンジウム（Ｉｎ）、タングステン（Ｗ）および酸素
（Ｏ）によって構成される。
【００３０】ＩＴＯ膜は、不可避的な混入物を除き、イ
ンジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）および酸素（Ｏ）によっ
て構成される。
【００３１】ＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜およびＩＴＯ膜は、大
面積の膜を一旦成膜した後に、第二酸化鉄溶液等をエッ
チャントとして用いたウェットエッチングや、メタノー
ルガス等をエッチングガスとして用いたドライエッチン
グ（反応性イオンエッチング）によって所望形状にパタ
ーニングすることが可能である。
【００３２】しかしながら本実施例では、ＩＭＯ膜、Ｉ
ＷＯ膜またはＩＴＯ膜を成膜するにあたってステンレス
鋼（ＳＵＳ）製のマスクを基板前面に配置することによ
り、所望形状のＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜またはＩＴＯ膜によ
って構成される透明電極を得た。これらの膜（透明電
極）は、いずれもアーク放電イオンプレーティング（以
下、この方法を「ＡＤＩＰ法」と略記する。）によって
成膜した。
【００３３】ＡＤＩＰ法では、例えば陽極と陰極とを備
えたイオン銃を用いて蒸発源の近傍でアーク放電を起こ
し、このアーク放電によって蒸発源を蒸発、イオン化さ
せる。このイオン化で生じたイオンは、基板側に電気的
に吸引され、基板上に堆積する。イオンを基板側に電気
的に吸引するために、基板ホルダには電圧、一般には負
バイアスを印加するための電圧印加手段が設けられる。
基板ホルダ自体を導電性材料によって形成することもで
きるし、基板ホルダの背面に電圧印加用の導電性部材を
設けることもできる。
【００３４】上述した各膜をＡＤＩＰ法によって成膜す
る際には、例えば、酸化物ペレットによって蒸発源が構
成される。成膜時におけるイオン銃１台当たりの放電電
力、放電圧力および成膜温度は、それぞれ、概ね２〜１
５ｋＷ、概ね１．０×１０-4Torr〜５．０×１０-4Torr
（約１．０／７５Ｐａ〜５．０／７５Ｐａ）、概ね室温
から概ね６００℃の範囲で適宜選択することが可能であ
る。必要に応じて、真空槽内に酸素ガスを流しながら成
膜する。酸素ガスの流量は、酸素分圧が概ね３．０×１
０-4Torr（約３．０／７５Ｐａ）以下となるように制御
することが好ましい。
【００３５】表面の平滑性が高いＩＭＯ膜またはＩＷＯ
膜を得るうえからは、イオン銃１台当たりの放電電力、
放電圧力、成膜温度および酸素分圧を、それぞれ、概ね
２〜１５ｋＷ、概ね１．０×１０-4Torr〜５．０×１０
-4Torr（約１．０／７５Ｐａ〜５．０／７５Ｐａ）、概
ね室温〜２００℃、概ね３．０×１０-4Torr（約３．０
／７５Ｐａ）以下の範囲内で選択することが好ましい。
【００３６】ＩＭＯ膜を成膜するにあたってはＩｎ
2Ｏ3：ＭｏＯ3 ＝９２．５：７．５（wt％）の酸化物ペ
レットを用い、ＩＷＯ膜を成膜するにあたってはＩｎ2
Ｏ3：ＷＯ 3 ＝９２．５：７．５（wt％）の酸化物ペレ
ットを用いた。ＩＴＯ膜を成膜するにあたっては、Ｉｎ
2Ｏ3：ＳｎＯ2 ＝９２．５：７．５（wt％）の酸化物ペ
レットを用いた。
【００３７】ＩＭＯ膜およびＩＷＯ膜それぞれの成膜条
件を、下記の表１に示す。ＩＴＯ膜の成膜条件を表１に
併記する。
【００３８】
【表１】
【００３９】表１に示した条件の下に成膜されたＩＭＯ
膜およびＩＷＯ膜は、いずれも、Ｘ線回折法による構造
解析で［１１１］配向を示す結晶質酸化物であり、概ね
３００〜４００オングストローム（３０〜４０ｎｍ）の
結晶粒径を有する。ＩＭＯ膜の仕事関数は５．３５ｅＶ
であり、ＩＷＯ膜の仕事関数は４．８０ｅＶである。
【００４０】一方、ＩＴＯ膜は、Ｘ線回折法による構造
解析で［１１１］配向を示す結晶質酸化物であり、概ね
３００〜４００オングストローム（３０〜４０ｎｍ）の
結晶粒径を有する。ＩＴＯ膜の仕事関数は５．０ｅＶで
ある。
【００４１】図２（Ａ）は、上記のＩＭＯ膜についての
電子顕微鏡写真を縮小した写しであり、図２（Ｂ）は、
上記のＩＷＯ膜についての電子顕微鏡写真を縮小した写
しであり、図２（Ｃ）は、上記のＩＴＯ膜についての電
子顕微鏡写真を縮小した写しである。これらの図同士の
対比から明らかなように、ＩＭＯ膜およびＩＷＯ膜は、
ＩＴＯ膜に比べて、表面の平滑性に優れている。
【００４２】本実施例で作製した計４種類のＥＬ素子２
０および比較のために作製したＥＬ素子それぞれについ
て、電荷輸送層１５を構成している前述の化合物がスメ
クティックＧ（ＳｍＧ）相にある状態下で直流電圧を印
加し、素子の電圧−電流特性を測定した。このとき、第
１の透明電極３ａを陽極として用い、第２の透明電極３
ｂを陰極として用いた。また、電圧−電流特性の測定
は、外部からの光が素子に入射しないように、暗室状態
下で行った。
【００４３】図３は、上記の電圧−電流特性の測定結果
を示す。
【００４４】同図から明らかなように、第１の透明電極
３ａ（陽極）にＩＭＯ膜を用い、第２の透明電極３ｂ
（陰極）にＩＷＯ膜またはＩＴＯ膜を用いたＥＬ素子２
０では、陽極および陰極それぞれにＩＴＯ膜を用いたＥ
Ｌ素子に比べて、同じ電圧を印加したときの電流値が高
い。
【００４５】第１の透明電極３ａ（陽極）および第２の
透明電極（陰極）３ｂそれぞれにＩＭＯ膜を用いたＥＬ
素子２０においても、６〜７Ｖ程度以上の電圧を印加す
れば、陽極および陰極それぞれにＩＴＯ膜を用いた電子
素子に比べて、同じ電圧を印加したときの電流値が高く
なる。
【００４６】同様に、第１の透明電極３ａ（陽極）およ
び第２の透明電極（陰極）３ｂそれぞれにＩＷＯ膜を用
いたＥＬ素子２０においても、陽極および陰極それぞれ
にＩＴＯ膜を用いたＥＬ素子に比べて、同じ電圧を印加
したときの電流値が高い。
【００４７】暗室状態下でＥＬ素子２０にある大きさの
電圧を印加したときに当該ＥＬ素子２０に流れる電流値
は、陽極（第１の透明電極３ａ）から電荷輸送層１５へ
注入される電荷（正孔）量、あるいは、陰極（第２の透
明電極３ｂ）から電荷輸送層１５へ注入される電荷（電
子）量を反映しているものと考えられる。
【００４８】したがって、ＩＭＯ膜およびＩＷＯ膜は、
ＩＴＯ膜よりも電荷注入特性に優れているものと考えら
れる。これらＩＭＯ膜およびＩＷＯ膜の電荷注入特性
は、その仕事関数の値のみによっては説明しきれない。
【００４９】特に、第１の透明電極３ａ（陽極）にＩＭ
Ｏ膜を用い、第２の透明電極３ｂ（陰極）にＩＷＯ膜を
用いたＥＬ素子２０では、陽極と陰極それぞれにＩＴＯ
膜を用いた電子素子に比べて４桁以上高い電流が流れ、
発光輝度も極めて高かった。また、極めて低電圧での発
光が可能であった。
【００５０】ＩＭＯ膜の電気的特性は、モリブデン（Ｍ
ｏ）の含有量に応じて変化する。同様に、ＩＷＯ膜の電
気的特性は、タングステン（Ｗ）の含有量に応じて変化
する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）および図５
は、酸化物ペレットを蒸発源として用いたＡＤＩＰ法に
よってＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜またはＩＴＯ膜を成膜すると
きの、酸化物ペレットにおけるモリブデン酸化物の含有
量（以下、「ＭｏＯドープ量」という。）、タングステ
ン酸化物の含有量（以下、「ＷＯドープ量」という。）
または錫酸化物の含有量（以下、「ＳｎＯドープ量」と
いう。）と、得られる膜の電気的特性との関係を示す。
【００５１】図４（Ａ）は、ＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜および
ＩＴＯ膜それぞれにおけるＭｏＯドープ量、ＷＯドープ
量またはＳｎＯドープ量とキャリア移動度との関係を示
す。
【００５２】図４（Ｂ）は、ＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜および
ＩＴＯ膜それぞれにおけるＭｏＯドープ量、ＷＯドープ
量またはＳｎＯドープ量とキャリア濃度との関係を示
す。
【００５３】図４（Ｃ）は、ＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜および
ＩＴＯ膜それぞれにおけるＭｏＯドープ量、ＷＯドープ
量またはＳｎＯドープ量と比抵抗との関係を示す。
【００５４】図５は、ＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜およびＩＴＯ
膜それぞれにおけるＭｏＯドープ量、ＷＯドープ量また
はＳｎＯドープ量と仕事関数（ただし、最小比抵抗とな
る場合の仕事関数）との関係を示す。
【００５５】なお、ＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜およびＩＴＯ膜
の成膜条件は、蒸発源の組成と酸素分圧とを変えた以外
は、表１に示した条件と同じにした。
【００５６】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）から推察されるよ
うに、上記条件の下に成膜されたＩＭＯ膜のキャリア移
動度はＭｏＯドープ量が３wt％程度のときに最も高くな
り、キャリア濃度はＭｏＯドープ量が３〜４wt％程度の
ときに最も高くなり、比抵抗はＭｏＯドープ量が２．５
〜３wt％程度のときに最も低くなるものと考えられる。
また、上記条件の下に成膜されたＩＷＯ膜のキャリア移
動度はＷＯドープ量が３wt％程度のときに最も高くな
り、キャリア濃度はＷＯドープ量が５〜７．５wt％程度
のときに最も高くなり、比抵抗はＷＯドープ量が３．５
〜４wt％程度のときに最も低くなるものと考えられる。
【００５７】図５に示されているように、上記条件の下
に成膜されたＩＭＯ膜の仕事関数は５．０ｅＶよりも高
く、概ね５．２５〜５．３５ｅＶである。この値は、Ｉ
ＴＯ膜の仕事関数よりも高い。ＩＭＯ膜の仕事関数は、
ＭｏＯドープ量が多いほど大きくなる傾向が認められ
る。
【００５８】上記条件の下に成膜されたＩＷＯ膜の仕事
関数は５．０ｅＶよりも低く、概ね４．８〜４．９５ｅ
Ｖである。この値は、ＩＴＯ膜の仕事関数よりも低い。
ＩＷＯ膜の仕事関数は、ＷＯドープ量が多いほど小さく
なる傾向が認められる。
【００５９】ＡＤＩＰ法によって成膜されたＩＭＯ膜お
よびＩＷＯ膜それぞれの電気的特性は、ＭｏＯドープ量
またはＷＯドープ量に応じて変化する他、成膜時の酸素
ガス流量（酸素分圧）に応じても変化する。
【００６０】図６は、ＡＤＩＰ法によってＩＭＯ膜また
はＩＷＯ膜を成膜する際の酸素ガス流量と、得られるＩ
ＭＯ膜またはＩＷＯ膜の比抵抗との関係の一例を、ＩＴ
Ｏ膜の比抵抗と比較して示す。
【００６１】図７は、ＡＤＩＰ法によってＩＭＯ膜また
はＩＷＯ膜を成膜する際の酸素ガス流量と、得られるＩ
ＭＯ膜またはＩＷＯ膜の仕事関数との関係の一例を示
す。
【００６２】図６に示した例では、酸素ガス流量が２０
ＳＣＣＭ程度のときと４０ＳＣＣＭ程度のときそれぞれ
においてＩＭＯ膜の比抵抗にピークが現れ、酸素ガス流
量２０ＳＣＣＭ程度のときには３．５×１０-4Ω・ｃｍ
程度、酸素ガス流量４０ＳＣＣＭ程度のときには４．３
×１０-4Ω・ｃｍ程度となる。
【００６３】また、図７に示した例では、酸素ガス流量
が２５〜３０ＳＣＣＭ程度のときに、ＩＭＯ膜の仕事関
数が５．３ｅＶ程度と最も高くなる。
【００６４】一方、ＩＷＯ膜の比抵抗は、図６から推察
されるように、酸素ガス流量が２０〜３５ＳＣＣＭ程度
のときに３．７×１０-4Ω・ｃｍ程度と最も高くなる。
また、図７から推察されるように、ＩＷＯ膜の仕事関数
は、酸素ガス流量が２５〜３０ＳＣＣＭ程度のときに
４．７５〜４．８ｅＶ程度と最も低くなる。
【００６５】図８は、ＡＤＩＰ法によって成膜したＩＭ
Ｏ膜、ＩＷＯ膜およびＩＴＯ膜それぞれについての、可
視光領域から赤外領域にかけて光透過率の一例を示す。
【００６６】同図に示したデータは、ＭｏＯドープ量お
よびＷＯドープ量をそれぞれ２．５wt％とし、ＳｎＯド
ープ量を７．５wt％とし、さらに、成膜時の酸素ガス流
量（酸素分圧）も変更し、他は表１に示した成膜条件の
下に成膜したＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜またはＩＴＯ膜につい
てのものである。ＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜およびＩＴＯ膜そ
れぞれの膜厚は、約１３００オングストローム（約１３
０ｎｍ）である。
【００６７】図８に示されているように、ＩＭＯ膜およ
びＩＷＯ膜は、可視光領域から赤外領域にかけて高い光
透過率を有する。
【００６８】前述した電荷注入特性ならびに上述した電
気的特定および光学的特性（光透過率）を有するＩＭＯ
またはＩＷＯは、種々の電子素子の透明電極材料として
利用することが可能である。勿論、透明性が必須の要件
とならない用途の電極材料に利用することも可能であ
る。
【００６９】ＩＭＯまたはＩＷＯの電荷注入特性を活用
するうえからは、固体または液晶の電荷輸送材料によっ
て形成された電荷輸送層が直接または電荷発生層を介し
て電極に隣接される電子素子の電極材料として、ＩＭＯ
またはＩＷＯを利用することが好ましい。
【００７０】上記の電子素子としては、ＥＬ素子等の発
光素子や、受光素子（光センサ、太陽電池等）、画像表
示素子（液晶表示素子等）、画像記録素子（電子写真用
感光体、画像読み取り装置等）および光書き込み型空間
変調素子等、種々の電子素子がある。また、電荷輸送液
晶材料（有機半導体）を利用してスイッチング素子（ト
ランジスタ）を構成することも可能であり、このスイッ
チング素子の電極にＩＭＯまたはＩＷＯを利用すること
も可能である。
【００７１】ＩＭＯまたはＩＷＯを、電荷輸送液晶材料
であると共に蛍光材料でもある材料によって電界発光層
を形成したＥＬ素子の電極材料として利用する場合、電
界発光層の厚さは電荷（正孔または電子）の移動を妨げ
ないように、概ね０．２〜１５μｍの範囲内で選択する
ことが好ましい。電界発光層は、蛍光材料ではない電荷
輸送液晶材料に蛍光材料を添加した材料によって構成す
ることもできる。
【００７２】固体の有機材料を利用して電界発光層が構
成されるタイプの有機ＥＬ素子の電極材料としてＩＭＯ
またはＩＷＯを利用することも可能である。この有機Ｅ
Ｌ素子においては、蛍光材料でもある固体の有機材料に
よって構成された電界発光層、または蛍光材料を分散さ
せた固体の有機材料によって構成された電界発光層が、
陽極と陰極との間に設けられる。一般には、陽極に直接
または電荷（正孔）発生層を介して、固体の有機材料ま
たは固体の無機材料によって形成された電荷（正孔）輸
送層が設けられ、この電荷輸送層に隣接して発光層が設
けられる。陰極側からみると、この陰極に直接または電
荷（電子）発生層を介して、固体の有機材料または固体
の無機材料によって形成された電荷（電子）輸送層が設
けられ、この電荷輸送層に隣接して発光層が設けられ
る。固体の有機材料を利用した有機ＥＬ素子において
は、特に陰極を、ＩＭＯおよびＩＷＯ以外の電極材料、
例えば仕事関数が概ね４ｅＶ以下の金属材料もしくは合
金材料によって形成することもできる。
【００７３】ＩＭＯは、結晶質酸化物に限定されるもの
ではなく、非晶質酸化物であってもでもよい。ＩＷＯに
ついても同様である。
【００７４】ＩＭＯは、インジウム（Ｉｎ）、モリブデ
ン（Ｍｏ）および酸素（Ｏ）以外に、錫（Ｓｎ）を含有
していてもよい。錫（Ｓｎ）の含有量は、当該ＩＭＯの
用途等に応じて、所望の電荷注入特性、電気的特性また
は光学的特性となるように、適宜選定可能である。ＩＷ
Ｏについても同様である。
【００７５】その他、種々の変更、改良、組み合わせ、
応用等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００７６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電荷注入特性に優れた透明電極材料を提供することがで
きる。
【００７７】電極と、この電極に直接または電荷発生層
を介して隣接された電荷輸送層とを有する種々の電子素
子、例えば発光素子、受光素子、画像表示素子、画像記
録素子、光書き込み型空間変調素子等を作製するに当た
って、前記の電極を上記の透明電極材料を用いて形成す
ることにより、より低電圧で駆動させることが可能であ
ると共に、印加電圧に対する応答性をより高めることが
可能な電子素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例による電子素子（ＥＬ素子）を示す概略
図である。
【図２】図２（Ａ）は、ＡＤＩＰ法によって成膜された
ＩＭＯ膜の電子顕微鏡写真を縮小した写しであり、図２
（Ｂ）は、ＡＤＩＰ法によって成膜されたＩＭＯ膜の電
子顕微鏡写真を縮小した写しであり、図２（Ｃ）は、Ａ
ＤＩＰ法によって成膜されたＩＴＯ膜の電子顕微鏡写真
を縮小した写しである。
【図３】実施例による計４種類のＥＬ素子および比較の
ために作製したＥＬ素子についての電流−電圧特性の測
定結果を示すグラフである。
【図４】図４（Ａ）は、ＡＤＩＰ法によって成膜したＩ
ＭＯ膜、ＩＷＯ膜およびＩＴＯ膜それぞれのキャリア移
動度とＭｏＯドープ量、ＷＯドープ量またはＳｎＯドー
プ量との関係を示すグラフであり、図４（Ｂ）は、これ
らの膜のキャリア濃度とドープ量との関係を示すグラフ
であり、図４（Ｃ）は、これらの膜の比抵抗とドープ量
との関係を示すグラフである。
【図５】ＡＤＩＰ法によって成膜したＩＭＯ膜、ＩＷＯ
膜およびＩＴＯ膜それぞれの仕事関数とＭｏＯドープ
量、ＷＯドープ量またはＳｎＯドープ量との関係を示す
グラフである。
【図６】ＡＤＩＰ法によってＩＭＯ膜、ＩＷＯ膜または
ＩＴＯ膜を成膜する際の酸素ガス流量と得られる膜の比
抵抗との関係を示すグラフである。
【図７】ＡＤＩＰ法によってＩＭＯ膜またはＩＷＯ膜を
成膜する際の酸素ガス流量と得られる膜の仕事関数との
関係を示すグラフである。
【図８】ＡＤＩＰ法によって成膜したＩＭＯ膜、ＩＷＯ
膜およびＩＴＯ膜それぞれの透過率を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
１…熱硬化型シール剤、 ２ａ…上側透明ガラス基板、
２ｂ…下側透明ガラス基板、 ３ａ…第１の透明電
極、 ３ｂ…第２の透明電極、 １５…電荷輸送層、
２０…電子素子（ＥＬ素子）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/28 Ｈ０５Ｂ 33/28 // Ｃ０４Ｂ 35/495 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｊ (72)発明者 鈴木 義雄 東京都目黒区中目黒２−９−13 スタンレ ー電気株式会社内 (72)発明者 都甲 康夫 東京都目黒区中目黒２−９−13 スタンレ ー電気株式会社内 Ｆターム(参考） 3K007 AB06 BB01 CA01 CB01 DB00 DB03 EB00 FA01 FA03 4G030 AA23 AA24 AA34 BA02 BA15 4K029 AA09 AA24 BA50 BC09 BD00 CA04 CA13 DB03 DD06 5G307 FA01 FB01 5G323 BA02 BB04

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インジウム（Ｉｎ）およびモリブデン
    （Ｍｏ）を含有する酸化物であり、ＩＴＯよりも高い仕
    事関数を有する透明電極材料。
  2. 【請求項２】 仕事関数が５．０ｅＶよりも高い請求項
    １に記載の透明電極材料。
  3. 【請求項３】 インジウム（Ｉｎ）およびタングステン
    （Ｗ）を含有する酸化物であり、ＩＴＯよりも低い仕事
    関数を有する透明電極材料。
  4. 【請求項４】 仕事関数が５．０ｅＶよりも低い請求項
    ３に記載の透明電極材料。
  5. 【請求項５】 アーク放電イオンプレーティングによっ
    て形成された請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載
    の透明電極材料。
  6. 【請求項６】 基板と、 前記基板上に、インジウム（Ｉｎ）およびモリブデン
    （Ｍｏ）を含有する酸化物によって形成され、ＩＴＯよ
    りも高い仕事関数を有する透明電極と、 前記透明電極に直接または電荷発生層を介して隣接する
    電荷輸送層とを有する電子素子。
  7. 【請求項７】 前記透明電極の仕事関数が５．０ｅＶよ
    りも高い請求項６に記載の電子素子。
  8. 【請求項８】 基板と、 前記基板上に、インジウム（Ｉｎ）およびタングステン
    （Ｗ）を含有する酸化物によって形成され、ＩＴＯより
    も低い仕事関数を有する透明電極と、 前記透明電極に直接または電荷発生層を介して隣接する
    電荷輸送層とを有する電子素子。
  9. 【請求項９】 前記透明電極の仕事関数が５．０ｅＶよ
    りも低い請求項８に記載の電子素子。
  10. 【請求項１０】 中空の板状を呈する容器であって、互
    いに間隔をあけて対向配置された２枚の基板と、該２枚
    の基板のうちの一方の基板の内側面上にインジウム（Ｉ
    ｎ）およびモリブデン（Ｍｏ）を含有する酸化物によっ
    て形成され、ＩＴＯよりも高い仕事関数を有する第１の
    透明電極と、前記２枚の基板のうちの他方の基板の内側
    面上にインジウム（Ｉｎ）およびタングステン（Ｗ）を
    含有する酸化物によって形成され、ＩＴＯよりも低い仕
    事関数を有する第２の透明電極とを有する容器と、 前記容器内に形成された電荷輸送層とを備えた電子素
    子。
  11. 【請求項１１】 前記第１の透明電極の仕事関数が５．
    ０ｅＶよりも高く、前記第２の透明電極の仕事関数が
    ５．０ｅＶよりも低い請求項１０に記載の電子素子。
  12. 【請求項１２】 前記透明電極がアーク放電イオンプレ
    ーティングによって形成された請求項６〜請求項１１の
    いずれか１項に記載の電子素子。
  13. 【請求項１３】 前記電荷輸送層が液晶材料によって構
    成された請求項６〜請求項１２のいずれか１項に記載の
    電子素子。
  14. 【請求項１４】 前記電荷輸送層が電界発光層としても
    機能する請求項６〜請求項１３のいずれか１項に記載の
    電子素子。
  15. 【請求項１５】 電圧印加手段を有する基板ホルダを備
    えたアーク放電イオンプレーティング装置の真空槽内
    に、インジウム（Ｉｎ）およびモリブデン（Ｍｏ）を含
    有する蒸発源を配置すると共に、前記基板ホルダに基板
    を装着する工程と、 前記真空槽内を減圧雰囲気にし、前記蒸発源の近傍でア
    ーク放電を生じさせて前記蒸発源を蒸発、イオン化させ
    ると共に、前記イオン化で生じたイオンを前記電圧印加
    手段に負バイアスを印加することで前記基板ホルダ側に
    電気的に吸引し、該電気的な吸引によって、インジウム
    （Ｉｎ）およびモリブデン（Ｍｏ）を含有し、ＩＴＯよ
    りも高い仕事関数を有する酸化物によって構成される透
    明導電層を前記基板上に堆積させる工程とを含む透明電
    極の製造方法。
  16. 【請求項１６】 電圧印加手段を有する基板ホルダを備
    えたアーク放電イオンプレーティング装置の真空槽内
    に、インジウム（Ｉｎ）およびタングステン（Ｗ）を含
    有する蒸発源を配置すると共に、前記基板ホルダに基板
    を装着する工程と、 前記真空槽内を減圧雰囲気にし、前記蒸発源の近傍でア
    ーク放電を生じさせて前記蒸発源を蒸発、イオン化させ
    ると共に、前記イオン化で生じたイオンを前記電圧印加
    手段に負バイアスを印加することで前記基板ホルダ側に
    電気的に吸引し、該電気的な吸引により、インジウム
    （Ｉｎ）およびタングステン（Ｗ）を含有し、ＩＴＯよ
    りも低い仕事関数を有する酸化物によって構成される透
    明導電層を前記基板上に堆積させる工程とを含む透明電
    極の製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記透明導電層を前記基板上に堆積さ
    せる工程を、放電圧力１．０×１０-4〜５．０×１０-4
    Torr、成膜温度室温から６００℃の条件の下に行う請求
    項１５または請求項１６に記載の透明電極の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記透明導電層を前記基板上に堆積さ
    せる工程を、前記真空槽内に酸素ガスを流しながら行う
    請求項１５〜請求項１７のいずれか１項に記載の透明電
    極の製造方法。
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