JP2008115025A - 省インジウム系ito微粒子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】In原子及びSn原子を含む原料を、不活性ガス雰囲気下で加熱処理する酸化物粒子の製造方法であって、前記酸化物粒子の、酸素を除く全原子に占めるIn原子及びSn原子の含有率が、それぞれ、20<In≦80モル%、20≦Sn<80モル%である酸化物粒子の製造方法。
【選択図】なし
Description
こうして作製した透明導電膜は、ガラス、プラスチック等の帯電防止やほこりの付着防止に有効であり、ディスプレーや計測器の窓ガラスの帯電防止やほこりの付着防止用として利用されている。
さらに、ICパッケージ回路形成、クリーンルーム内装材、各種ガラスやフィルム等の帯電防止やほこりの付着防止、塗布型透明電極又は赤外線遮蔽材料等の用途に利用もしくは検討が行われており、今後の需要の伸びが期待されている。
このような導電性が良好なIn含有酸化物粉末を得るためには、これまで一般的な製造方法として、2種以上の原料遷移金属イオンを含有する水溶液(例えば、ITO粉末の場合、SnとInを塩化物又は硝酸塩として溶解した水溶液)をアルカリ水溶液と反応させて、原料金属の水酸化物を共沈させ、この共沈水酸化物を出発原料として、これを大気中で加熱処理して酸化物に変換させる方法がある(特許文献1参照)。特許文献1にはさらに導電性を高めるために、不活性ガス雰囲気、あるいは還元雰囲気中で加熱処理することも記載されている。
また、共沈によって得られた原料を不活性ガスの加圧下、密閉して加熱処理する等の工夫をして低抵抗化を図ることも知られている(特許文献2参照)。また、特許文献2では、前記の加熱処理により、平均一次粒子径が0.1μm以下の導電性酸化物粉末を得ている。
しかし、上記のような溶液系を用いた製造方法では廃液処理が必要であり環境負荷が多大でありかつ製造コストも高価になる。また水素による還元雰囲気中での加熱処理においては、爆発の危険性があり装置も大掛かりなものとなり、コストがかかるという問題点がある。
また、Inは希少金属であるため、入手が難しくなる場合も考えられ、生産性向上のためIn含有量が少ない高導電性材料が求められている。
1.In原子及びSn原子を含む原料を、不活性ガス雰囲気下で加熱処理する酸化物粒子の製造方法であって、前記酸化物粒子の、酸素を除く全原子に占めるIn原子及びSn原子の含有率が、それぞれ、20<In≦80モル%、20≦Sn<80モル%である酸化物粒子の製造方法。
2.不活性ガス雰囲気下で加熱処理する前に、前記原料を機械的粉砕により微粒子化する上記1に記載の酸化物粒子の製造方法。
3.前記原料が酸化物である上記1又は2に記載の酸化物粒子の製造方法。
4.前記酸化物粒子の平均粒径が0.2μm以下である上記1〜3のいずれかに記載の酸化物粒子の製造方法。
5.上記1〜4のいずれかに記載の酸化物粒子の製造方法により得られる酸化物粒子。
6.100kg/cm2の加圧下での電気伝導度が0.001S/cm以上である上記5に記載の酸化物粒子。
7.上記5又は6に記載の酸化物粒子を焼結してなる焼結体。
本発明によれば、廃液処理、還元処理を必要としない、簡易な酸化物(ITO)微粒子の製造方法を提供できる。
I.酸化物粒子及びその製造方法
本発明の酸化物粒子の製造方法は、In原子及びSn原子を含む原料を、不活性ガス雰囲気下で加熱処理すること、及び得られる酸化物粒子の、酸素を除く全原子に占めるIn原子及びSn原子の含有率が、それぞれ、20<In≦80モル%、20≦Sn<80モル%であることを特徴とする。
本発明の酸化物粒子は、In及びSnを所定の割合で含む原料を不活性ガス雰囲気にて加熱処理することによって得られる。
Inの含有量の少ない酸化物の場合、大気中で加熱処理しても、原料の混合、粉砕により生じた多くの格子欠陥が修復されないため電気伝導度が上がらない。一方、不活性ガス雰囲気中で加熱処理を行うと格子欠陥が修復されるため、Inの含有量が酸化物粒子中の金属元素全体の80モル%以下であっても良好な導電性が生じると考えられる。
尚、平均粒径は窒素吸着によるBET比表面積測定法により比表面積を測定し、酸化インジウムの密度(7.12g/cm3)、酸化錫の密度(6.99g/cm3)を用いて混合物の密度を算出し、下記式から算出した値である。
平均粒径(μm)=6/(密度×比表面積)
機械的に粉砕、混合する方法としては、例えば、遊星ボールミルやジェットミル等を用いて粉砕・混合する方法を挙げることができる。また、不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴン等が使用できる。機械的に粉砕、混合することにより、原料から目的物を得るまでの全ての工程を乾式で行なうことができる。
加熱処理温度は1000℃以下が好ましく、1000℃を超えると、特に粒成長が激しく微粒子を作製することが困難になるおそれがある。また、加熱時間は1000℃以上であるならば10分以下が好適であり、500〜1000℃であれば30分以下が好適であり、500℃以下であれば数時間以内程度が好適である。
In原子が20モル%未満では、電気伝導度が非常に低く、目的とする性能を発現しないおそれがある。一方、80モル%を越えると、高価なInが多くなりコストが高くなる。
In原子の含有率は、好ましくは30〜80モル%であり、Sn原子の含有率は好ましくは20〜70モル%である。
尚、酸化物粒子の、酸素を除く全原子に占めるIn原子及びSn原子の含有率は、ICP発光分析により測定した値であるが、出発原料における各原子の含有率と加熱処理後の含有率は、ほぼ同じ値となる。
本発明の焼結体は、上記本発明の酸化物粒子を焼結することによって得られる。より具体的には、上記本発明の酸化物粒子を原料とし、公知の方法にて加圧成型し、大気又は不活性ガス中で焼結して焼結体を得る。例えば、原料粉体を一軸加圧成型した後、CIP成型(冷間静水圧成型)して成形体とする。これを上述した加熱処理工程と同様に不活性ガス雰囲気中で焼成して焼結体を得る。
本発明の焼結体は導電性に優れているため、例えば、導電性膜を形成するときに使用されるスパッタリングターゲットとして好適に用いることができる。
[実施例1]
酸化インジウム粉末(フルウチ化学(株)99.99%(BET表面積35.6m2)7.87g、及び遊星ボールミルにてあらかじめ微粉砕した酸化第二錫(フルウチ化学(株)純度99.99%,BET表面積15m2)を2.13gを秤量し、メノウ乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで24時間混合した。混合した粉体から1gを採取してアルミナボートに載せ、石英管にいれて管状炉に挿入した。窒素(99.999%)を0.5L/分で流しながら、焼成した。焼成条件は700℃まで約10分間で昇温させた後5分間保持し、1時間かけて冷却し、石英管から取り出し試料を得た。
得られた粉体は薄く青味を帯びた灰色であった。
加圧しながら四端子法で電気抵抗を測定した。100kg/cm2の加重をかけた時の電気伝導度は10.4S/cmであり、良好な伝導性を有すことが明らかになった。また比表面積は13.8m2であり、粒径は62nmであり超微粒子の導電性粉体が得られた。
原料の配合モル比、加熱温度を表1に示すように変えた以外は実施例1と同様にして酸化物粒子を得た。
また、本発明の焼結体は透明導電性薄膜を形成するためのスパッタリングターゲット等に使用できる。
Claims (7)
- In原子及びSn原子を含む原料を、不活性ガス雰囲気下で加熱処理する酸化物粒子の製造方法であって、前記酸化物粒子の、酸素を除く全原子に占めるIn原子及びSn原子の含有率が、それぞれ、20<In≦80モル%、20≦Sn<80モル%である酸化物粒子の製造方法。
- 不活性ガス雰囲気下で加熱処理する前に、前記原料を機械的粉砕により微粒子化する請求項1に記載の酸化物粒子の製造方法。
- 前記原料が酸化物である請求項1又は2に記載の酸化物粒子の製造方法。
- 前記酸化物粒子の平均粒径が0.2μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸化物粒子の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸化物粒子の製造方法により得られる酸化物粒子。
- 100kg/cm2の加圧下での電気伝導度が0.001S/cm以上である請求項5に記載の酸化物粒子。
- 請求項5又は6に記載の酸化物粒子を焼結してなる焼結体。
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