JP2009120874A - Method for producing metal oxide film - Google Patents

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裕之 小堀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a metal oxide film which can obtain a metal oxide film having low crystallinity. <P>SOLUTION: In the method for producing a metal oxide film where a solution for forming a metal oxide film in which, as a metal source, a metal salt or an organometallic compound is dissolved is contacted with a base material heated to a temperature more than a metal oxide film forming temperature, so as to obtain a metal oxide film on the base material, the solution for forming a metal oxide film comprises a boron compound reducing the crystallinity of the metal oxide film. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、結晶性の低い金属酸化物膜を得ることができる金属酸化物膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a metal oxide film that can obtain a metal oxide film having low crystallinity.

従来より、金属酸化物膜は様々な優れた物性を示すことが知られており、その特性を活かして、透明導電膜、光学薄膜、燃料電池用電解質等、幅広い分野において使用されている。このような金属酸化物膜の製造方法としては、例えば、ゾルゲル法、スパッタリング法、CVD法、PVD法、印刷法、レーザーアブレーション法等が知られている(例えば特許文献1〜3)。   Conventionally, it has been known that metal oxide films exhibit various excellent physical properties. Taking advantage of these properties, metal oxide films have been used in a wide range of fields such as transparent conductive films, optical thin films, and fuel cell electrolytes. As a method for producing such a metal oxide film, for example, a sol-gel method, a sputtering method, a CVD method, a PVD method, a printing method, a laser ablation method and the like are known (for example, Patent Documents 1 to 3).

一方、このような金属酸化物膜を得る別の方法として、スプレー熱分解法が提案されている。スプレー熱分解法は、金属酸化物膜を構成する金属源を含有した溶液を、高温の基材に噴霧することにより金属酸化物膜を得る方法であり、通常500℃程度に加熱した基材を使用することから、瞬時に溶媒が蒸発し、金属源が熱分解反応を起こすため、短時間かつ簡略化された工程で金属酸化物膜を得ることができるという利点を有する。   On the other hand, a spray pyrolysis method has been proposed as another method for obtaining such a metal oxide film. The spray pyrolysis method is a method in which a metal oxide film is obtained by spraying a solution containing a metal source constituting the metal oxide film onto a high temperature substrate, and a substrate heated to about 500 ° C. is usually used. Since it is used, the solvent instantly evaporates and the metal source undergoes a thermal decomposition reaction, so that the metal oxide film can be obtained in a short and simplified process.

このようなスプレー熱分解法の研究として、例えば、特許文献4においては、TiO前駆体を含む溶液に過酸化水素又はアルミニウムアセチルアセトナートを添加して原料溶液を調製し、500℃程度に高温保持された基材に上記原料溶液を間歇噴霧することによりTiO前駆体をTiOに熱分解し、基材上に多孔質のTiO薄膜を得る方法が開示されている。また、例えば、特許文献5は、特許文献4と同様に熱分解スプレー法により多孔質のTiO薄膜を得る方法であるが、原料溶液に可溶性チタン化合物を加えた溶液を添加することにより、TiO薄膜と基材との密着性向上を図るものであった。 As a study of such spray pyrolysis method, for example, in Patent Document 4, a raw material solution is prepared by adding hydrogen peroxide or aluminum acetylacetonate to a solution containing a TiO 2 precursor, and the temperature is as high as about 500 ° C. A method is disclosed in which a TiO 2 precursor is thermally decomposed into TiO 2 by intermittently spraying the raw material solution onto a held substrate to obtain a porous TiO 2 thin film on the substrate. Further, for example, Patent Document 5 is a method of obtaining a porous TiO 2 thin film by a pyrolysis spray method as in Patent Document 4, but by adding a solution obtained by adding a soluble titanium compound to a raw material solution, TiO 2 is obtained. (2) The adhesion between the thin film and the substrate was improved.

スプレー熱分解法は、短時間かつ簡略化された工程で金属酸化物膜を得ることができる方法ではあるものの、得られる金属酸化物膜の結晶性は、材料の金属源の種類等に依存するため、所望の結晶性を有する金属酸化物膜を得ることができない場合があった。具体的には、金属酸化物膜の結晶性が高すぎると、例えば、金属酸化物膜と基材との密着性が劣るという問題があった。また、多孔質基材上に、結晶性の高い金属酸化物膜が形成されると、多孔質基材および金属酸化物膜の界面に粒界が発生する問題や、多孔質基材の形状に追従した金属酸化物膜を得ることが困難であるという問題があった。そのため、結晶性の低い金属酸化物膜を得ることができる方法が望まれていた。   Although the spray pyrolysis method is a method capable of obtaining a metal oxide film in a short time and a simplified process, the crystallinity of the obtained metal oxide film depends on the type of the metal source of the material, etc. For this reason, a metal oxide film having desired crystallinity cannot be obtained in some cases. Specifically, if the crystallinity of the metal oxide film is too high, for example, there is a problem that the adhesion between the metal oxide film and the substrate is poor. In addition, when a highly crystalline metal oxide film is formed on a porous substrate, there is a problem that grain boundaries occur at the interface between the porous substrate and the metal oxide film, and the shape of the porous substrate There was a problem that it was difficult to obtain a metal oxide film that followed. Therefore, a method capable of obtaining a metal oxide film having low crystallinity has been desired.

なお、特許文献6においては、ゾルゲル法による金属酸化物膜の製造方法が開示されており、金属源としてフッ化ホウ素錯塩を用いることが開示されている。しかしながら、この技術は、金属酸化物膜の結晶性を向上させることを目的とするものであり、上記のように、金属酸化物膜の結晶性を低下させることを目的とするものではなかった。   Patent Document 6 discloses a method for producing a metal oxide film by a sol-gel method, and discloses that a boron fluoride complex salt is used as a metal source. However, this technique is intended to improve the crystallinity of the metal oxide film, and is not intended to reduce the crystallinity of the metal oxide film as described above.

特開2002−348665号公報JP 2002-348665 A 特開平4−361239号公報JP-A-4-361239 特開2005−213105号公報JP-A-2005-213105 特開2002−145615号公報JP 2002-145615 A 特開2003−176130号公報JP 2003-176130 A 特開平8−183605号公報JP-A-8-183605

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、結晶性の低い金属酸化物膜を得ることができる金属酸化物膜の製造方法を提供することを主目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the metal oxide film which can obtain a metal oxide film with low crystallinity.

上記課題を解決するために、本発明においては、金属源として金属塩または有機金属化合物が溶解した金属酸化物膜形成用溶液を、金属酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱した基材に接触させることにより、上記基材上に金属酸化物膜を得る金属酸化物膜の製造方法であって、上記金属酸化物膜形成用溶液が、金属酸化物膜の結晶性を低下させるホウ素化合物を含有することを特徴とする金属酸化物膜の製造方法を提供する。   In order to solve the above problems, in the present invention, a metal oxide film forming solution in which a metal salt or an organometallic compound is dissolved as a metal source is contacted with a substrate heated to a temperature equal to or higher than the metal oxide film forming temperature. A metal oxide film manufacturing method for obtaining a metal oxide film on the base material, wherein the metal oxide film forming solution contains a boron compound that reduces the crystallinity of the metal oxide film A method for producing a metal oxide film is provided.

本発明によれば、金属酸化物膜形成用溶液にホウ素化合物を添加することにより、ホウ素化合物を添加していない金属酸化物膜形成用溶液を用いて得られた金属酸化物膜と比較して、結晶性の低い金属酸化物膜を得ることができる。   According to the present invention, by adding a boron compound to a metal oxide film forming solution, compared to a metal oxide film obtained using a metal oxide film forming solution to which no boron compound is added. A metal oxide film having low crystallinity can be obtained.

上記発明においては、上記ホウ素化合物が、ホウ酸であることが好ましい。より効果的に、金属酸化物膜の結晶性を低下させることができるからである。   In the said invention, it is preferable that the said boron compound is a boric acid. This is because the crystallinity of the metal oxide film can be reduced more effectively.

上記発明においては、前記基材が、多孔質基材、または多孔質膜を備えた基材であることが好ましい。金属酸化物膜が形成される表面が多孔質である場合、金属酸化物の結晶が多孔質表面の特定のポイントから成長し易くなり、基材と金属酸化物膜との界面に粒界が発生し、電子伝導性や密着性が低下し易い。このような場合であっても、本発明においては、ホウ素化合物を金属酸化物膜形成用溶液に添加することで、金属酸化物膜の結晶性を低下させることができ、粒界の発生を抑制することができる。   In the said invention, it is preferable that the said base material is a base material provided with the porous base material or the porous membrane. When the surface on which the metal oxide film is formed is porous, the metal oxide crystals are likely to grow from specific points on the porous surface, and grain boundaries are generated at the interface between the substrate and the metal oxide film. However, the electron conductivity and the adhesion are liable to decrease. Even in such a case, in the present invention, by adding a boron compound to the metal oxide film forming solution, the crystallinity of the metal oxide film can be reduced, and the generation of grain boundaries is suppressed. can do.

上記発明においては、上記金属酸化物膜形成用溶液が、さらにドーピング金属源を含有することが好ましい。ドーピング金属源を用いることにより、機能性酸化物膜を得ることができるからである。   In the said invention, it is preferable that the said solution for metal oxide film formation contains a doping metal source further. This is because a functional oxide film can be obtained by using a doping metal source.

上記発明においては、上記金属源を構成する金属元素が、Mg、Al、Si、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Ag、In、Sn、Ce、Sm、Pb、La、Hf、Sc、Gd、Ca、Cr、Ga、Sr、Nb、Mo、Pd、Sb、Te、Ba、WまたはTaであることが好ましい。種々の用途に有用な金属酸化物膜を得ることができるからである。   In the above invention, the metal element constituting the metal source is Mg, Al, Si, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Ag, In, Sn, Ce, Sm. Pb, La, Hf, Sc, Gd, Ca, Cr, Ga, Sr, Nb, Mo, Pd, Sb, Te, Ba, W, or Ta are preferable. This is because metal oxide films useful for various applications can be obtained.

また、本発明においては、金属源として金属塩または有機金属化合物が溶解した金属酸化物膜形成用溶液に添加され、金属酸化物膜の結晶性を低下させる結晶性低下材であって、ホウ素化合物からなることを特徴とする結晶性低下材を提供する。   Further, in the present invention, the boron compound is a crystallinity reducing material which is added to a metal oxide film forming solution in which a metal salt or an organometallic compound is dissolved as a metal source, and which decreases the crystallinity of the metal oxide film. The crystallinity-reducing material is provided.

本発明によれば、金属源を含有する金属酸化物膜形成用溶液に対して、ホウ素化合物を添加することにより、金属酸化物膜の結晶性を低下させることができる。   According to the present invention, the crystallinity of a metal oxide film can be reduced by adding a boron compound to a metal oxide film forming solution containing a metal source.

また、本発明においては、金属源として金属塩または有機金属化合物が溶解し、かつ、金属酸化物膜の結晶性を低下させるホウ素化合物を含有することを特徴とする金属酸化物膜形成用溶液を提供する。   According to the present invention, there is provided a metal oxide film-forming solution characterized by containing a boron compound that dissolves a metal salt or an organometallic compound as a metal source and lowers the crystallinity of the metal oxide film. provide.

本発明によれば、ホウ素化合物を添加した金属酸化物膜形成用溶液を用いることで、結晶性の低い金属酸化物膜を得ることができる。   According to the present invention, a metal oxide film having low crystallinity can be obtained by using a metal oxide film forming solution to which a boron compound is added.

本発明においては、結晶性の低い金属酸化物膜を容易に形成することができるという効果を奏する。   In the present invention, there is an effect that a metal oxide film having low crystallinity can be easily formed.

以下、本発明の金属酸化物膜の製造方法、結晶性低下材および金属酸化物膜形成用溶液について説明する。   The metal oxide film production method, crystallinity reducing material, and metal oxide film forming solution of the present invention will be described below.

A.金属酸化物膜の製造方法
まず、本発明の金属酸化物膜の製造方法について説明する。本発明の金属酸化物膜の製造方法は、金属源として金属塩または有機金属化合物が溶解した金属酸化物膜形成用溶液を、金属酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱した基材に接触させることにより、上記基材上に金属酸化物膜を得る金属酸化物膜の製造方法であって、上記金属酸化物膜形成用溶液が、金属酸化物膜の結晶性を低下させるホウ素化合物を含有することを特徴とするものである。
A. First, a method for producing a metal oxide film of the present invention will be described. In the method for producing a metal oxide film of the present invention, a metal oxide film forming solution in which a metal salt or an organometallic compound is dissolved as a metal source is brought into contact with a substrate heated to a temperature equal to or higher than the metal oxide film forming temperature. By this, it is a manufacturing method of the metal oxide film which obtains a metal oxide film on the said base material, Comprising: The said solution for metal oxide film formation contains the boron compound which reduces the crystallinity of a metal oxide film It is characterized by this.

本発明によれば、金属酸化物膜形成用溶液にホウ素化合物を添加することにより、ホウ素化合物を添加していない金属酸化物膜形成用溶液を用いて得られた金属酸化物膜と比較して、結晶性の低い金属酸化物膜を得ることができる。すなわち、金属酸化物膜形成用溶液にホウ素化合物を添加することにより、容易に、金属酸化物膜の結晶性を低下させることができる。金属酸化物膜の結晶性が低下する理由は、必ずしも明らかではないが、金属酸化物膜が結晶成長しようとする際に、金属酸化物膜表面では膜化反応に貢献しないホウ素成分が300℃以上で酸化ホウ素となって反応系外へ排出される現象が連続的に発生していると予想され、その結果として金属酸化物膜の結晶成長を阻害したためだと考えられる。   According to the present invention, by adding a boron compound to a metal oxide film forming solution, compared to a metal oxide film obtained using a metal oxide film forming solution to which no boron compound is added. A metal oxide film having low crystallinity can be obtained. That is, the crystallinity of the metal oxide film can be easily reduced by adding the boron compound to the metal oxide film forming solution. The reason why the crystallinity of the metal oxide film is lowered is not necessarily clear, but when the metal oxide film is about to grow, boron components that do not contribute to the film-forming reaction on the surface of the metal oxide film are 300 ° C. or higher. It is expected that the phenomenon that boron oxide is discharged out of the reaction system is continuously generated, and as a result, the crystal growth of the metal oxide film is inhibited.

従来、基材として多孔質基材を用いた場合、金属酸化物の結晶が多孔質表面の特定のポイントから成長し易くなり、基材と金属酸化物膜との界面に粒界が発生し、電子伝導性や密着性が低下するという問題があった。これに対して、本発明においては、金属酸化物膜形成用溶液にホウ素化合物を添加することにより、金属酸化物膜の結晶性を低下させ、粒界の発生を抑制することができるという利点を有する。   Conventionally, when a porous substrate is used as the substrate, the metal oxide crystal is likely to grow from a specific point on the porous surface, and a grain boundary is generated at the interface between the substrate and the metal oxide film. There was a problem that the electron conductivity and the adhesiveness deteriorated. On the other hand, in the present invention, by adding a boron compound to the metal oxide film forming solution, it is possible to reduce the crystallinity of the metal oxide film and suppress the generation of grain boundaries. Have.

また、得られる金属酸化物膜の結晶性を低くすることの利点としては、例えば、金属酸化物膜をガスバリア層として用いる場合に、そのバリア性を向上させることができる点が挙げられる。また、金属酸化物膜の結晶性を低くすることにより、基材と金属酸化物膜との密着性を向上させることができる。特に、本発明においては、基材として多孔質基材を用いた場合であっても、密着性や凹凸追従性に優れた金属酸化物膜を得ることができる。このようにして得られた金属酸化物膜は、例えばNOxガス処理用のセルや、酸素富化膜として利用することができる。   Moreover, as an advantage of reducing the crystallinity of the obtained metal oxide film, for example, when the metal oxide film is used as a gas barrier layer, the barrier property can be improved. Further, by reducing the crystallinity of the metal oxide film, the adhesion between the base material and the metal oxide film can be improved. In particular, in the present invention, even when a porous substrate is used as the substrate, it is possible to obtain a metal oxide film excellent in adhesion and unevenness followability. The metal oxide film thus obtained can be used as, for example, a NOx gas processing cell or an oxygen-enriched film.

次に、本発明の金属酸化物膜の製造方法について図を用いて説明する。図1は、本発明の金属酸化物膜の製造方法の一例を示す説明図である。図1に示すように、本発明の金属酸化物膜の製造方法は、基材1を金属酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱し、その後、金属源およびホウ素化合物を含有する金属酸化物膜形成用溶液2を、スプレー装置3を用いて噴霧することにより、基材1上に金属酸化物膜を形成する方法である。   Next, the manufacturing method of the metal oxide film of this invention is demonstrated using figures. FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a method for producing a metal oxide film of the present invention. As shown in FIG. 1, the metal oxide film manufacturing method of the present invention heats the substrate 1 to a temperature equal to or higher than the metal oxide film forming temperature, and then contains a metal source and a boron compound. This is a method of forming a metal oxide film on the substrate 1 by spraying the forming solution 2 using the spray device 3.

なお、本発明において、「金属酸化物膜形成温度」とは、金属源に含まれる金属元素が酸素と結合し、基材上に金属酸化物膜を形成することが可能な温度をいい、金属塩、有機金属化合物といった金属源の種類、溶媒等の金属酸化物膜形成用溶液の組成によって大きく異なるものである。本発明において、このような「金属酸化物膜形成温度」は、以下の方法により測定することができる。すなわち、実際に所望の金属源を含有する金属酸化物膜形成用溶液を用意し、基材の加熱温度を変化させて接触させることにより、金属酸化物膜を形成することができる最低の基材加熱温度を測定する。この最低の基材加熱温度を本発明における「金属酸化物膜形成温度」とすることができる。この際、金属酸化物膜が形成したか否かは、通常、X線回折装置(リガク製、RINT−1500)より得られた結果から判断し、結晶性のないアモルファス膜の場合は、光電子分光分析装置(V.G.Scientific社製、ESCALAB 200i−XL)より得られた結果から判断するものとする。   In the present invention, the “metal oxide film formation temperature” refers to a temperature at which a metal element contained in a metal source can combine with oxygen and form a metal oxide film on a substrate. It varies greatly depending on the type of metal source such as salt and organometallic compound and the composition of the metal oxide film forming solution such as solvent. In the present invention, such “metal oxide film formation temperature” can be measured by the following method. That is, the lowest base material on which a metal oxide film can be formed by preparing a solution for forming a metal oxide film that actually contains a desired metal source and changing the heating temperature of the base material to make contact Measure the heating temperature. This minimum substrate heating temperature can be set as the “metal oxide film forming temperature” in the present invention. At this time, whether or not the metal oxide film is formed is usually judged from the result obtained from an X-ray diffraction apparatus (Rigaku, RINT-1500). In the case of an amorphous film having no crystallinity, photoelectron spectroscopy is performed. It shall judge from the result obtained from the analyzer (the product made by VG Scientific, ESCALAB 200i-XL).

金属酸化物膜形成温度は、上述したように、用いられる金属源等の種類により異なるものであるが、通常200〜600℃の範囲内である。また、本発明において、基材の加熱温度は、金属酸化物膜形成温度以上の温度であれば特に限定されるものではないが、例えば、金属酸化物膜形成温度+300℃以下、中でも金属酸化物膜形成温度+200℃以下、特に金属酸化物膜形成温度+100℃以下であることが好ましい。基材の加熱温度は、通常300〜600℃の範囲内である。
以下、本発明の金属酸化物膜の製造方法について、各構成毎に詳細に説明する。
As described above, the metal oxide film formation temperature varies depending on the type of the metal source used, but is usually in the range of 200 to 600 ° C. In the present invention, the heating temperature of the substrate is not particularly limited as long as the temperature is higher than the metal oxide film formation temperature. For example, the metal oxide film formation temperature + 300 ° C. It is preferable that the film formation temperature + 200 ° C. or lower, particularly the metal oxide film formation temperature + 100 ° C. or lower. The heating temperature of the substrate is usually in the range of 300 to 600 ° C.
Hereafter, the manufacturing method of the metal oxide film of this invention is demonstrated in detail for every structure.

1.金属酸化物膜形成用溶液
まず、本発明に用いられる金属酸化物膜形成用溶液について説明する。本発明に用いられる金属酸化物膜形成用溶液は、少なくとも、金属源およびホウ素化合物を含有する。さらに、必要に応じて、酸化剤、還元剤、および添加剤等を含有していても良い。
1. Metal Oxide Film Forming Solution First, the metal oxide film forming solution used in the present invention will be described. The metal oxide film forming solution used in the present invention contains at least a metal source and a boron compound. Furthermore, you may contain an oxidizing agent, a reducing agent, an additive, etc. as needed.

(1)金属源
まず、本発明に用いられる金属源について説明する。本発明に用いられる金属源は、通常、金属塩または有機金属化合物である。本発明においては、2種類以上の金属源を併用しても良い。
(1) Metal source First, the metal source used in the present invention will be described. The metal source used in the present invention is usually a metal salt or an organometallic compound. In the present invention, two or more kinds of metal sources may be used in combination.

本発明においては、上記金属源が、単独で膜を形成可能な単独膜形成可能金属源であることが好ましい。ここで、「単独膜形成可能金属源」とは、以下に示す試験において所定の基準を満たす金属酸化物膜を与える金属源をいう。すなわち、対象となる1種類の金属源、および溶媒(例えばエタノール、トルエンまたはアセチルアセトンを用いることが好ましい。)からなる金属酸化物膜形成用溶液(濃度0.1mol/l)を用意し、この金属酸化物膜形成用溶液を、超音波ネプライザ等を用いて粒径0.5〜20μm程度の液滴とし、金属酸化物膜形成温度から金属酸化物膜形成温度+100℃の範囲内で加熱した基材と1時間接触させることにより、基材上に金属酸化物膜を形成し、その後、得られた金属酸化物膜を常温まで冷却し、1cm程度の金属酸化物膜の領域を圧力0.2Pa程度でウエス等を用いて拭う試験を行う。その結果、剥離を生じない強度を有する金属酸化物膜を与える金属源を、本発明における「単独膜形成可能金属源」とする。なお、基材としては、実際に金属酸化物膜を形成する際に用いられるものを使用する。また、得られる金属酸化物膜が粉体である場合等は、ウエス等で拭った際に容易に剥離するため、単独膜形成可能金属源には該当しない。 In the present invention, the metal source is preferably a metal source capable of forming a single film by itself. Here, the “metal source capable of forming a single film” refers to a metal source that provides a metal oxide film that satisfies a predetermined standard in the following test. That is, a metal oxide film forming solution (concentration: 0.1 mol / l) comprising one target metal source and a solvent (for example, ethanol, toluene, or acetylacetone is preferably used) is prepared. The oxide film forming solution was made into droplets having a particle size of about 0.5 to 20 μm using an ultrasonic neplyzer or the like, and heated within the range of the metal oxide film forming temperature to the metal oxide film forming temperature + 100 ° C. A metal oxide film is formed on the substrate by contacting with the material for 1 hour, and then the obtained metal oxide film is cooled to room temperature, and the region of the metal oxide film of about 1 cm 2 is subjected to a pressure of 0. A test of wiping with a waste cloth at about 2 Pa is performed. As a result, a metal source that provides a metal oxide film having a strength that does not cause peeling is referred to as a “metal source capable of forming a single film” in the present invention. In addition, as a base material, what is used when forming a metal oxide film actually is used. In addition, when the obtained metal oxide film is a powder, the metal oxide film does not correspond to a metal source capable of forming a single film because it easily peels off when wiped with a waste cloth.

上記金属源を構成する金属元素としては、金属酸化物膜を形成可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Mg、Al、Si、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Ag、In、Sn、Ce、Sm、Pb、La、Hf、Sc、Gd、Ca、Cr、Ga、Sr、Nb、Mo、Pd、Sb、Te、Ba、WおよびTa等を挙げることができ、中でもAl、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、In、Sn、Ce、Laが好ましい。   The metal element constituting the metal source is not particularly limited as long as a metal oxide film can be formed. For example, Mg, Al, Si, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Ag, In, Sn, Ce, Sm, Pb, La, Hf, Sc, Gd, Ca, Cr, Ga, Sr, Nb, Mo, Pd, Sb, Te, Ba, W, Ta, etc. can be mentioned, and Al, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, In, Sn, Ce, and La are particularly preferable.

上記金属塩としては、金属酸化物膜を形成可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えば、上記金属元素を含む塩化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、リン酸塩、臭素酸塩等を挙げることができる。中でも、本発明においては、塩化物、硝酸塩、酢酸塩を使用することが好ましい。これらの化合物は汎用品として入手が容易だからである。上記金属塩としては、具体的には塩化マグネシウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、酢酸スカンジウム、四塩化チタン、オキソ硫酸バナジウム、クロム酸アンモニウム、塩化クロム、二クロム酸アンモニウム、酢酸クロム、硝酸クロム、硫酸クロム、酢酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガン、塩化鉄(I)、塩化鉄(III)、酢酸鉄(II)、硝酸鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸アンモニウム鉄(III)、塩化コバルト、硝酸コバルト、酢酸コバルト、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、酢酸ニッケル、塩化銅、硝酸銅、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸イットリウム、塩化イットリウム、塩化酸化ジルコニウム、硝酸酸化ジルコニウム、四塩化ジルコニウム、塩化銀、酢酸銀、塩化インジウム、酢酸インジウム、塩化スズ、酢酸スズ、硫酸スズ、塩化セリウム、酢酸セリウム、硝酸セリウム、シュウ酸セリウム、硝酸二アンモニウムセリウム、硫酸セリウム、塩化サマリウム、硝酸サマリウム、塩化鉛、酢酸鉛、硝酸鉛、ヨウ化鉛、リン酸鉛、硫酸鉛、塩化ランタン、酢酸ランタン、硝酸ランタン、硝酸ガドリニウム、塩化ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、五塩化ニオブ、りん酸モリブデン酸アンモニウム、硫化モリブデン、塩化パラジウム、酢酸パラジウム、硝酸パラジウム、五塩化アンチモン、三塩化アンチモン、三フッ化アンチモン、テルル酸、亜硫酸バリウム、塩化バリウム、塩素酸バリウム、過塩素酸バリウム、酢酸バリウム、硝酸バリウム、タングステン酸、タングステン酸アンモニウム、六塩化タングステン、五塩化タンタル、塩化ハフニウム、硫酸ハフニウム等を挙げることができる。   The metal salt is not particularly limited as long as it can form a metal oxide film. For example, chlorides, nitrates, sulfates, perchlorates, acetates containing the above metal elements, A phosphate, a bromate, etc. can be mentioned. Among these, in the present invention, it is preferable to use chloride, nitrate, and acetate. This is because these compounds are easily available as general-purpose products. Specific examples of the metal salt include magnesium chloride, aluminum nitrate, aluminum chloride, calcium chloride, scandium acetate, titanium tetrachloride, vanadium oxosulfate, ammonium chromate, chromium chloride, ammonium dichromate, chromium acetate, chromium nitrate. , Chromium sulfate, manganese acetate, manganese nitrate, manganese sulfate, iron chloride (I), iron chloride (III), iron acetate (II), iron nitrate (III), iron sulfate (II), ammonium iron sulfate (III), chloride Cobalt, cobalt nitrate, cobalt acetate, nickel chloride, nickel nitrate, nickel acetate, copper chloride, copper nitrate, zinc chloride, zinc acetate, zinc chloride, yttrium nitrate, yttrium chloride, zirconium chloride, zirconium nitrate, zirconium tetrachloride, Silver chloride, silver acetate, indium chloride, indium acetate, chloride Tin, tin acetate, tin sulfate, cerium chloride, cerium acetate, cerium nitrate, cerium oxalate, diammonium cerium nitrate, cerium sulfate, samarium chloride, samarium nitrate, lead chloride, lead acetate, lead nitrate, lead iodide, phosphoric acid Lead, lead sulfate, lanthanum chloride, lanthanum acetate, lanthanum nitrate, gadolinium nitrate, strontium chloride, strontium acetate, strontium nitrate, niobium pentachloride, ammonium molybdate phosphate, molybdenum sulfide, palladium chloride, palladium acetate, palladium nitrate, pentachloride Antimony, antimony trichloride, antimony trifluoride, telluric acid, barium sulfite, barium chloride, barium chlorate, barium perchlorate, barium acetate, barium nitrate, tungstic acid, ammonium tungstate, tungsten hexachloride, five Tantalum, hafnium chloride, can be exemplified sulfuric hafnium.

上記有機金属化合物としては、単独で金属酸化物膜を形成可能なものであれば特に限定されるものではないが、具体的には、アセチルアセトナート系錯体を挙げることができる。上記アセチルアセトナート系錯体としては、例えば、アルミニウムアセチルアセトナート、鉄(III)アセチルアセトナート、ニッケル(II)アセチルアセトナート二水和物、銅(II)アセチルアセトナート、亜鉛アセチルアセトナート、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ジルコニウムモノアセチルアセトナート、クロム(III)アセチルアセトナート、コバルトアセチルアセトナート、トリス(アセチルアセトナト)インジウム(III)、セリウムアセチルアセトナート、ランタンアセチルアセトナート、チタンアセチルアセトナート、カルシウムアセチルアセトナート、モリブデニルアセチルアセトナート、パラジウムアセチルアセトナート等を挙げることができる。   The organometallic compound is not particularly limited as long as it can form a metal oxide film alone, and specific examples thereof include acetylacetonate-based complexes. Examples of the acetylacetonate complex include aluminum acetylacetonate, iron (III) acetylacetonate, nickel (II) acetylacetonate dihydrate, copper (II) acetylacetonate, zinc acetylacetonate, zirconium Tetraacetylacetonate, zirconium monoacetylacetonate, chromium (III) acetylacetonate, cobalt acetylacetonate, tris (acetylacetonato) indium (III), cerium acetylacetonate, lanthanum acetylacetonate, titanium acetylacetonate, Examples thereof include calcium acetylacetonate, molybdenyl acetylacetonate, and palladium acetylacetonate.

アセチルアセトナート系錯体以外の有機金属化合物としては、例えば、マグネシウムジエトキシド、カルシウムジ(メトキシエトキシド)、グルコン酸カルシウム一水和物、クエン酸カルシウム四水和物、サリチル酸カルシウム二水和物、チタンラクテート、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、ブチルチタネートダイマー、チタニウムビス(エチルヘキソキシ)ビス(2−エチル−3−ヒドロキシヘキソキシド)、ジイソプロポキシチタンビス(トリエタノールアミネート)、ジヒドロキシビス(アンモニウムラクテート)チタニウム、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトアセテート)、チタンペロキソクエン酸アンモニウム四水和物、ジシクロペンタジエニル鉄(II)、乳酸鉄(II)三水和物、銅(II)ジピバロイルメタナート、エチルアセト酢酸銅(II)、乳酸亜鉛三水和物、サリチル酸亜鉛三水和物、ステアリン酸亜鉛、ストロンチウムジピバロイルメタナート、イットリウムジピバロイルメタナート、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジルコニウム(IV)エトキシド、ジルコニウムノルマルプロピレート、ジルコニウムノルマルブチレート、ジルコニウムアセチルアセトナートビスエチルアセトアセテート、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムモノステアレート、ペンタ−n−ブトキシニオブ、ペンタエトキシニオブ、ペンタイソプロポキシニオブ、2−エチルヘキサン酸インジウム(III)、テトラエチルすず、酸化ジブチルすず(IV)、トリシクロヘキシルすず(IV)ヒドロキシド、トリ(メトキシエトキシ)ランタン、ペンタイソプロポキシタンタル、ペンタエトキシタンタル、タンタル(V)エトキシド、クエン酸鉛(II)三水和物、シクロヘキサン酪酸鉛、トリフルオロメタンスルホン酸ガリウム(III)、ストロンチウムジピバロイルメタナート等を挙げることができる。   Examples of organometallic compounds other than acetylacetonate complexes include magnesium diethoxide, calcium di (methoxyethoxide), calcium gluconate monohydrate, calcium citrate tetrahydrate, and calcium salicylate dihydrate. , Titanium lactate, tetraisopropyl titanate, tetranormal butyl titanate, tetra (2-ethylhexyl) titanate, butyl titanate dimer, titanium bis (ethylhexoxy) bis (2-ethyl-3-hydroxyhexoxide), diisopropoxy titanium bis (tri Ethanolaminate), dihydroxybis (ammonium lactate) titanium, diisopropoxytitanium bis (ethylacetoacetate), ammonium peroxocitrate tetrahydrate, dicyclopentadi Nyl iron (II), iron (II) lactate trihydrate, copper (II) dipivaloylmethanate, copper (II) ethyl acetoacetate, zinc lactate trihydrate, zinc salicylate trihydrate, stearic acid Zinc, strontium dipivaloylmethanate, yttrium dipivaloylmethanate, zirconium tetra-n-butoxide, zirconium (IV) ethoxide, zirconium normal propylate, zirconium normal butyrate, zirconium acetylacetonate bisethylacetoacetate, Zirconium acetate, zirconium monostearate, penta-n-butoxy niobium, pentaethoxy niobium, pentaisopropoxy niobium, indium (III) 2-ethylhexanoate, tetraethyl tin, dibutyl tin oxide (IV), tricyclohexyl tin (IV) Hydroxide, Li (methoxyethoxy) lanthanum, pentaisopropoxytantalum, pentaethoxytantalum, tantalum (V) ethoxide, lead (II) citrate trihydrate, lead cyclohexanebutyrate, gallium (III) trifluoromethanesulfonate, strontium dipivalo Ilmethanate and the like can be mentioned.

また、本発明においては、上記金属源が、結晶性の高い金属酸化物膜を与える金属源であることが好ましく、中でも、柱状構造の金属酸化物膜を与える金属源であることが好ましい。本発明の効果を充分に発揮することができるからである。すなわち、結晶性の高い金属酸化物膜を与える金属源が溶解した金属酸化物膜形成用溶液に対して、ホウ素化合物を添加することにより、充分に結晶性の低い金属酸化物膜を得ることができる。このような金属源としては、例えば四塩化チタン、塩化クロム、硝酸クロム、硫酸クロム、酢酸マンガン、硝酸マンガン、塩化鉄(III)、硝酸鉄(III)、硫酸鉄(II)、塩化コバルト、硝酸コバルト、酢酸コバルト、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、硝酸銅、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、塩化亜鉛、塩化酸化ジルコニウム、硝酸酸化ジルコニウム、四塩化ジルコニウム、硝酸二アンモニウムセリウム、鉄(III)アセチルアセトナート、ニッケル(II)アセチルアセトナート二水和物、銅(II)アセチルアセトナート、亜鉛アセチルアセトナート、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ジルコニウムモノアセチルアセトナート、クロム(III)アセチルアセトナート、コバルトアセチルアセトナート、トリス(アセチルアセトナト)インジウム(III)、セリウムアセチルアセトナート、チタンアセチルアセトナート等を挙げることができる。   In the present invention, the metal source is preferably a metal source that provides a metal oxide film with high crystallinity, and among them, a metal source that provides a metal oxide film having a columnar structure is preferable. This is because the effects of the present invention can be sufficiently exhibited. That is, a metal oxide film having sufficiently low crystallinity can be obtained by adding a boron compound to a solution for forming a metal oxide film in which a metal source that gives a metal oxide film having high crystallinity is dissolved. it can. Examples of such metal sources include titanium tetrachloride, chromium chloride, chromium nitrate, chromium sulfate, manganese acetate, manganese nitrate, iron chloride (III), iron nitrate (III), iron sulfate (II), cobalt chloride, nitric acid. Cobalt, cobalt acetate, nickel chloride, nickel nitrate, copper nitrate, zinc chloride, zinc acetate, zinc chloride, chlorinated zirconium oxide, zirconium nitrate oxide, zirconium tetrachloride, diammonium cerium nitrate, iron (III) acetylacetonate, nickel ( II) Acetylacetonate dihydrate, copper (II) acetylacetonate, zinc acetylacetonate, zirconium tetraacetylacetonate, zirconium monoacetylacetonate, chromium (III) acetylacetonate, cobalt acetylacetonate, tris ( Acetylacetonato) indium (III), cerium Acetylacetonate, and titanium acetylacetonate.

金属酸化物膜形成用溶液における金属源の濃度としては、特に限定されるものではないが、例えば0.001〜1mol/lの範囲内、中でも0.01〜0.5mol/lの範囲内であることが好ましい。濃度が上記範囲内にあれば、比較的短時間で金属酸化物膜を形成することができるからである。   The concentration of the metal source in the metal oxide film forming solution is not particularly limited, but for example, within the range of 0.001 to 1 mol / l, particularly within the range of 0.01 to 0.5 mol / l. Preferably there is. This is because if the concentration is within the above range, the metal oxide film can be formed in a relatively short time.

また、本発明においては、金属酸化物膜のドーピングを目的としたドーピング金属源を添加することも可能である。ドーピング金属源を用いることにより、機能性金属酸化物膜を得ることができる。   In the present invention, it is also possible to add a doping metal source for the purpose of doping the metal oxide film. A functional metal oxide film can be obtained by using a doping metal source.

上記ドーピング金属源の種類は、目的とする金属酸化物膜の種類に応じて適宜選択することが好ましい。例えば固体酸化物型燃料電池の電解質として有用なイットリア安定化ジルコニア膜(YSZ膜)を得る場合は、ジルコニウム元素を有する金属源の他に、ドーピング金属源としてイットリウム元素を有する金属源を用いる。イットリウム元素を有する金属源としては、具体的には、硝酸イットリウム・六水和物等を挙げることができる。すなわち、本発明においては、上記金属源が、ジルコニウム元素を含有するジルコニウム含有金属源と、イットリウム元素を含有するイットリウム含有金属源との組み合わせであることが好ましい。所望のYSZ膜を得ることができるからである。上記ジルコニウム含有金属源としては、上述したように、ジルコニウム元素を含有する金属塩であっても良く、ジルコニウム元素を含有する有機金属化合物であっても良いが、中でも、ジルコニウム元素を含有する有機金属化合物であることが好ましい。特に本発明においては、ジルコニウム含有金属源がジルコニウムテトラアセチルアセトナートであることが好ましい。上記イットリウム含有金属源としては、イットリウム元素を含有するものであれば特に限定されるものではなく、上述したように、イットリウム元素を含有する金属塩であっても良く、イットリウム元素を含有する有機金属化合物であっても良いが、中でも、イットリウム元素を含有する金属塩であることが好ましい。特に本発明においては、イットリウム含有金属源が硝酸イットリウムであることが好ましい。金属酸化物膜形成用溶液に含まれる、ジルコニウム含有金属源およびイットリウム含有金属源の割合は、所望のYSZを得ることができれば特に限定されるものではないが、例えば、ジルコニウム含有金属源を100とした場合に、モル換算で、イットリウム含有金属源が、3〜30の範囲内、中でも5〜20の範囲内であることが好ましい。   The kind of the doping metal source is preferably selected as appropriate according to the kind of the target metal oxide film. For example, when obtaining a yttria-stabilized zirconia film (YSZ film) useful as an electrolyte of a solid oxide fuel cell, a metal source having a yttrium element is used as a doping metal source in addition to a metal source having a zirconium element. Specific examples of the metal source having an yttrium element include yttrium nitrate hexahydrate. That is, in the present invention, the metal source is preferably a combination of a zirconium-containing metal source containing a zirconium element and an yttrium-containing metal source containing an yttrium element. This is because a desired YSZ film can be obtained. As described above, the zirconium-containing metal source may be a metal salt containing a zirconium element or an organometallic compound containing a zirconium element, and among them, an organic metal containing a zirconium element. A compound is preferred. Particularly in the present invention, the zirconium-containing metal source is preferably zirconium tetraacetylacetonate. The yttrium-containing metal source is not particularly limited as long as it contains an yttrium element. As described above, it may be a metal salt containing an yttrium element, or an organic metal containing an yttrium element. A compound may be used, but among them, a metal salt containing an yttrium element is preferable. Particularly in the present invention, the yttrium-containing metal source is preferably yttrium nitrate. The ratio of the zirconium-containing metal source and the yttrium-containing metal source contained in the metal oxide film forming solution is not particularly limited as long as a desired YSZ can be obtained. In this case, the yttrium-containing metal source is preferably in the range of 3 to 30, more preferably in the range of 5 to 20, in terms of mole.

また、本発明においては、上記金属源が、インジウム元素を含有するインジウム含有金属源と、スズ元素を含有するスズ含有金属源との組み合わせであることが好ましい。結晶状態が段階的または連続的に変化したITO膜を得ることができるからである。なお、上記インジウム含有金属源としては、インジウム元素を含有するものであれば特に限定されるものではなく、上述したように、インジウム元素を含有する金属塩であっても良く、インジウム元素を含有する有機金属化合物であっても良いが、中でも、インジウム元素を含有する金属塩であることが好ましい。特に本発明においては、インジウム含有金属源が塩化インジウムであることが好ましい。一方、上記スズ含有金属源としては、スズ元素を含有するものであれば特に限定されるものではなく、上述したように、スズ元素を含有する金属塩であっても良く、スズ元素を含有する有機金属化合物であっても良いが、中でも、スズ元素を含有する金属塩であることが好ましい。特に本発明においては、スズ含有金属源が塩化スズであることが好ましい。   In the present invention, the metal source is preferably a combination of an indium-containing metal source containing an indium element and a tin-containing metal source containing a tin element. This is because an ITO film whose crystal state is changed stepwise or continuously can be obtained. The indium-containing metal source is not particularly limited as long as it contains an indium element. As described above, the indium-containing metal source may be a metal salt containing an indium element, and contains an indium element. An organic metal compound may be used, but among them, a metal salt containing an indium element is preferable. Particularly in the present invention, the indium-containing metal source is preferably indium chloride. On the other hand, the tin-containing metal source is not particularly limited as long as it contains a tin element, and as described above, it may be a metal salt containing a tin element, and contains a tin element. An organic metal compound may be used, but among them, a metal salt containing a tin element is preferable. In particular, in the present invention, the tin-containing metal source is preferably tin chloride.

(2)ホウ素化合物
次に、本発明に用いられるホウ素化合物について説明する。本発明に用いられるホウ素化合物は、得られる金属酸化物膜の結晶性を低下させるものである。
(2) Boron compound Next, the boron compound used for this invention is demonstrated. The boron compound used in the present invention reduces the crystallinity of the resulting metal oxide film.

上記ホウ素化合物としては、金属酸化物膜の結晶性を低下させることができるものであれば特に限定されるものではないが、中でも金属元素を有しないものであることが好ましい。ホウ素化合物に由来する金属元素が、金属酸化物膜に取り込まれることを防止できるからである。上記ホウ素化合物としては、具体的には、ホウ酸、三フッ化ホウ素−ジエチルエーテル、四ホウ酸リチウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素ナトリウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、トリス(ジメチルアミノ)ホウ素、ホウ酸トリイソプロピル、ペルオキソホウ酸ナトリウム四水和物、テトラフルオロホウ酸等を挙げることができ、中でも、金属元素を有しないという観点から、ホウ酸、三フッ化ホウ素−ジエチルエーテル、トリス(ジメチルアミノ)ホウ素、ホウ酸トリイソプロピル、テトラフルオロホウ酸が好ましく、特に、ホウ酸が好ましい。より効果的に、金属酸化物膜の結晶性を低下させることができるからである。   The boron compound is not particularly limited as long as it can reduce the crystallinity of the metal oxide film, but it is preferable that the boron compound has no metal element. This is because the metal element derived from the boron compound can be prevented from being taken into the metal oxide film. Specific examples of the boron compound include boric acid, boron trifluoride-diethyl ether, lithium tetraborate, potassium borohydride, sodium borohydride, lithium tetrafluoroborate, tris (dimethylamino) boron, Examples thereof include triisopropyl borate, sodium peroxoborate tetrahydrate, and tetrafluoroboric acid. Among them, boric acid, boron trifluoride-diethyl ether, tris (dimethyl) are used from the viewpoint of having no metal element. Amino) boron, triisopropyl borate, and tetrafluoroboric acid are preferable, and boric acid is particularly preferable. This is because the crystallinity of the metal oxide film can be reduced more effectively.

なお、ホウ酸(HBO)は、300℃程度に加熱されると、酸化ホウ素(B)になることが知られている。詳細な原理は明らかではないが、幾つかの実験から、この酸化ホウ素が、金属酸化物膜の結晶性を低下させるための重要な要因となっている可能性がある。このような観点からは、上記ホウ素化合物は、加熱された基材と接触する際に、酸化ホウ素を生じる化合物であることが好ましい。 It is known that boric acid (H 3 BO 3 ) becomes boron oxide (B 2 O 3 ) when heated to about 300 ° C. Although the detailed principle is not clear, from some experiments, this boron oxide may be an important factor for reducing the crystallinity of the metal oxide film. From such a viewpoint, the boron compound is preferably a compound that generates boron oxide when it comes into contact with a heated substrate.

金属酸化物膜形成用溶液に含まれるホウ素化合物の濃度としては、金属酸化物膜の結晶性を低下させることができる濃度であれば特に限定されるものではないが、例えば0.01mol/l以上、中でも0.05〜1mol/lの範囲内、特に0.1〜0.5mol/lの範囲内であることが好ましい。   The concentration of the boron compound contained in the metal oxide film forming solution is not particularly limited as long as it is a concentration that can reduce the crystallinity of the metal oxide film. For example, 0.01 mol / l or more In particular, it is preferably in the range of 0.05 to 1 mol / l, particularly preferably in the range of 0.1 to 0.5 mol / l.

(3)溶媒
本発明に用いられる溶媒は、上述した金属源等を溶解することができるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロパノール、ブタノール等の総炭素数が5以下の低級アルコール;トルエン;アセチルアセトン、ジアセチル、ベンゾイルアセトン等のジケトン類;アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、ベンゾイル酢酸エチル、ベンゾイル蟻酸エチル等のケトエステル類;およびこれらの混合溶媒等を挙げることができる。なお、原料(金属源)との相性によっては、例えば、メタノールのみを用いた方が成膜速度が速い場合や、アセチルアセトンを混合した方が成膜速度が速い場合がある。そのため、より好ましくは水、メタノール、エタノール、アセトン、トルエン、アセチルアセトンまたはこれらの混合溶媒が好ましい。また、溶媒の全部または一部として、上記ジケトン類および上記ケトエステル類の少なくとも一方を用いることが好ましい。成膜性が向上するからである。
(3) Solvent The solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it can dissolve the above-described metal source and the like. For example, water; methanol, ethanol, isopropyl alcohol, propanol, butanol Lower alcohols having a total carbon number of 5 or less; toluene; diketones such as acetylacetone, diacetyl, benzoylacetone; ketoesters such as ethyl acetoacetate, ethyl pyruvate, ethyl benzoylacetate, ethyl benzoylformate; and mixed solvents thereof Etc. Depending on the compatibility with the raw material (metal source), for example, the film formation rate may be faster when only methanol is used, or the film formation rate may be higher when acetylacetone is mixed. For this reason, water, methanol, ethanol, acetone, toluene, acetylacetone or a mixed solvent thereof is more preferable. Moreover, it is preferable to use at least one of the above diketones and the above ketoesters as all or part of the solvent. This is because the film forming property is improved.

(4)添加剤
また、本発明に用いられる金属酸化物膜形成用溶液は、セラミックス微粒子および界面活性剤等の添加剤を含有していても良い。
(4) Additive The metal oxide film forming solution used in the present invention may contain additives such as ceramic fine particles and a surfactant.

上記セラミックス微粒子を用いることにより、上記セラミックス微粒子を取り囲むように金属酸化物膜が形成され、異種セラミックスの混合膜を得ることや金属酸化物膜の体積増加を図ることができる。なお、上記セラミックス微粒子の含有量は、使用する部材の特徴に合わせて適宜選択されることが好ましい。   By using the ceramic fine particles, a metal oxide film is formed so as to surround the ceramic fine particles, so that a mixed film of different ceramics can be obtained and the volume of the metal oxide film can be increased. In addition, it is preferable that the content of the ceramic fine particles is appropriately selected according to the characteristics of the member to be used.

上記セラミックス微粒子の種類としては、例えばITO、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、珪素酸化物、チタン酸化物、スズ酸化物、セリウム酸化物、カルシウム酸化物、マンガン酸化物、マグネシウム酸化物、チタン酸バリウム等を挙げることができる。   Examples of the ceramic fine particles include ITO, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, titanium oxide, tin oxide, cerium oxide, calcium oxide, manganese oxide, magnesium oxide, and barium titanate. Etc.

また、上記界面活性剤は、上記金属酸化物膜形成用溶液と上記基材表面との界面に作用するものである。上記界面活性剤を用いることにより、金属酸化物膜形成用溶液と基材表面との接触面積を向上させることができ、均一な金属酸化物膜を得ることができる。特に、金属酸化物膜形成用溶液を噴霧により接触させる場合、上記界面活性剤の効果により、金属酸化物膜形成用溶液の液滴と基材表面とを充分に接触させることができるため、好適に使用される。なお、上記界面活性剤の使用量は、使用する金属源等に合わせて適宜選択して使用することが好ましい。   The surfactant acts on the interface between the metal oxide film forming solution and the substrate surface. By using the surfactant, the contact area between the metal oxide film forming solution and the substrate surface can be improved, and a uniform metal oxide film can be obtained. Particularly, when the metal oxide film forming solution is contacted by spraying, the droplets of the metal oxide film forming solution can be sufficiently brought into contact with the substrate surface due to the effect of the surfactant. Used for. In addition, it is preferable to select and use the usage-amount of the said surfactant suitably according to the metal source etc. to be used.

上記界面活性剤の種類としては、例えば、サーフィノール485、サーフィノールSE、サーフィノールSE−F、サーフィノール504、サーフィノールGA、サーフィノール104A、サーフィノール104BC、サーフィノール104PPM、サーフィノール104E、サーフィノール104PA等のサーフィノールシリーズ(以上、全て日信化学工業(株)社製)、NIKKOL AM301、NIKKOL AM313ON(以上、全て日光ケミカル社製)等を挙げることができる。   Examples of the surfactant include Surfinol 485, Surfinol SE, Surfinol SE-F, Surfinol 504, Surfinol GA, Surfinol 104A, Surfinol 104BC, Surfinol 104PPM, Surfinol 104E, Surfinol. Examples include Surfinol series such as Nord 104PA (all manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), NIKKOL AM301, NIKKOL AM313ON (all manufactured by Nikko Chemical Co., Ltd.), and the like.

2.基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材の材料としては、上記加熱温度に対する耐熱性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、例えばガラス、SUS、金属板、セラミック基材、耐熱性プラスチック等を挙げることができ、中でもガラス、SUS、金属板、セラミック基材を使用することが好ましい。汎用性があり、充分な耐熱性を有しているからである。
2. Next, the substrate used in the present invention will be described. The material of the substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it has heat resistance to the above heating temperature. For example, glass, SUS, metal plate, ceramic substrate, heat resistant plastic, etc. Among them, glass, SUS, a metal plate, and a ceramic substrate are preferably used. This is because it is versatile and has sufficient heat resistance.

また、本発明に用いられる基材は、例えば、平滑な表面を有するもの、微細構造部を有するもの、穴が開いているもの、溝が刻まれているもの、多孔質であるもの、多孔質膜を備えたものであっても良い。中でも、平滑な表面を有するもの、微細構造部を有するもの、溝が刻まれているもの、多孔質であるもの、多孔質膜を備えたものが好適に使用される。なお、上記の多孔質膜としては、例えば、酸化チタン等の金属微粒子を焼成してなるもの等を挙げることができる。   The base material used in the present invention is, for example, one having a smooth surface, one having a fine structure, one having a hole, one having a groove, one porous, one porous It may be provided with a film. Of these, those having a smooth surface, those having a fine structure, those having grooves, those which are porous, and those having a porous film are preferably used. Examples of the porous film include those obtained by firing fine metal particles such as titanium oxide.

特に、本発明においては、上記基材が、多孔質基材、または多孔質膜を備えた基材であることが好ましい。金属酸化物膜が形成される表面が多孔質である場合、金属酸化物の結晶が多孔質表面の特定のポイントから成長し易くなり、基材と金属酸化物膜との界面に粒界が発生し、電子伝導性や密着性が低下し易い。このような場合であっても、本発明においては、ホウ素化合物を金属酸化物膜形成用溶液に添加することで、金属酸化物膜の結晶性を低下させることができ、粒界の発生を抑制することができる。   In particular, in the present invention, the substrate is preferably a porous substrate or a substrate provided with a porous film. When the surface on which the metal oxide film is formed is porous, the metal oxide crystals are likely to grow from specific points on the porous surface, and grain boundaries are generated at the interface between the substrate and the metal oxide film. However, the electron conductivity and the adhesion are liable to decrease. Even in such a case, in the present invention, by adding a boron compound to the metal oxide film forming solution, the crystallinity of the metal oxide film can be reduced, and the generation of grain boundaries is suppressed. can do.

3.基材と金属酸化物膜形成用溶液との接触方法
次に、本発明における基材と金属酸化物膜形成用溶液との接触方法について説明する。上記接触方法としては、上述した金属酸化物膜形成用溶液と上述した基材とを接触させる方法であれば特に限定されるものではないが、金属酸化物膜形成用溶液および基材を接触させた際に、基材の温度を低下させない方法であることが好ましい。基材の温度が低下すると成膜反応が起こらず所望の金属酸化物膜を得ることができない可能性があるからである。このような基材の温度を低下させない方法としては、例えば、金属酸化物膜形成用溶液を液滴として基材に接触させる方法等が挙げられ、中でも上記液滴の径が小さいことが好ましい。上記液滴の径が小さければ、金属酸化物膜形成用溶液の溶媒が瞬時に蒸発し、基材温度の低下をより抑制することができ、さらに液滴の径が小さいことで、均一な金属酸化物膜を得ることができるからである。
3. Next, a contact method between the substrate and the metal oxide film forming solution in the present invention will be described. The contact method is not particularly limited as long as it is a method of bringing the above-described metal oxide film forming solution into contact with the above-described base material, but the metal oxide film forming solution and the base material are brought into contact with each other. It is preferable that the method does not lower the temperature of the substrate. This is because if the temperature of the substrate is lowered, the film formation reaction does not occur and a desired metal oxide film may not be obtained. As a method for preventing the temperature of the base material from being lowered, for example, a method of bringing the metal oxide film forming solution into contact with the base material as droplets, and the like are preferable. If the diameter of the droplet is small, the solvent of the metal oxide film forming solution is instantly evaporated, and the decrease in the substrate temperature can be further suppressed. Further, since the droplet diameter is small, a uniform metal This is because an oxide film can be obtained.

このような径が小さい金属酸化物膜形成用溶液の液滴を基材に接触させる方法は、特に限定されるものではないが、具体的には、金属酸化物膜形成用溶液を噴霧することにより基材に接触させる方法、金属酸化物膜形成用溶液をミスト状にした空間の中に基材を通過させる方法等が挙げられる。   The method for bringing the droplet of the metal oxide film forming solution having such a small diameter into contact with the substrate is not particularly limited. Specifically, the metal oxide film forming solution is sprayed. The method of making it contact with a base material by this, the method of passing a base material in the space which made the metal oxide film formation solution mist-like, etc. are mentioned.

上記金属酸化物膜形成用溶液を噴霧することにより基材に接触させる方法は、例えばスプレー装置等を用いて噴霧する方法等が挙げられる。上記スプレー装置等を用いて噴霧する場合、液滴の径は、通常0.01〜1000μmの範囲内、中でも0.1〜300μmの範囲内であることが好ましい。液滴の径が上記範囲内にあれば、基材温度の低下を抑制することができ、均一な金属酸化物膜を得ることができるからである。   Examples of the method of bringing the metal oxide film forming solution into contact with the substrate by spraying include a spraying method using a spray device or the like. When spraying using the said spray apparatus etc., it is preferable that the diameter of a droplet is in the range of 0.01-1000 micrometers normally, especially in the range of 0.1-300 micrometers. This is because if the droplet diameter is within the above range, the substrate temperature can be prevented from decreasing, and a uniform metal oxide film can be obtained.

また、上記スプレー装置の噴射ガスとしては、金属酸化物膜の形成を阻害しない限り特に限定されるものではないが、例えば、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素等を挙げることができ、中でも不活性な気体である窒素、アルゴン、ヘリウムが好ましい。また、上記噴射ガスの噴射量としては、例えば、0.1〜50l/minの範囲内、中でも1〜20l/minの範囲内であることが好ましい。また、上記スプレー装置は固定されていているもの、可動式のもの、回転によって上記溶液を噴射させるもの、圧力によって上記溶液のみを噴射させるもの等であっても良い。このようなスプレー装置としては、一般的に用いられるスプレー装置を用いることができ、例えばハンドスプレー(スプレーガンNo.8012、アズワン社製)、超音波ネプライザー(NE−U17、オムロン社製)等を用いることができる。   The spray gas of the spray device is not particularly limited as long as it does not inhibit the formation of the metal oxide film, and examples thereof include air, nitrogen, argon, helium, oxygen and the like. Active gases such as nitrogen, argon and helium are preferred. In addition, the injection amount of the injection gas is, for example, preferably in the range of 0.1 to 50 l / min, and more preferably in the range of 1 to 20 l / min. The spray device may be a fixed device, a movable device, a device that ejects the solution by rotation, a device that ejects only the solution by pressure, or the like. As such a spray device, a commonly used spray device can be used, for example, hand spray (spray gun No. 8012, manufactured by ASONE), ultrasonic nepriser (NE-U17, manufactured by OMRON), etc. Can be used.

また、金属酸化物膜形成用溶液をミスト状にした空間の中に基材を通過させる方法においては、液滴の径は、通常0.01〜300μmの範囲内、中でも0.1〜100μmの範囲内であることが好ましい。液滴の径が上記範囲内にあれば、基材温度の低下を抑制することができ、均一な金属酸化物膜を得ることができるからである。   Moreover, in the method of allowing the substrate to pass through the space in which the metal oxide film forming solution is made into a mist, the diameter of the droplets is usually within the range of 0.01 to 300 μm, particularly 0.1 to 100 μm. It is preferable to be within the range. This is because if the droplet diameter is within the above range, the substrate temperature can be prevented from decreasing, and a uniform metal oxide film can be obtained.

また、基材の加熱方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ホットプレート、オーブン、焼成炉、赤外線ランプ、熱風送風機等の加熱方法を挙げることができ、中でも基材温度を上記温度に保持しながら上記金属酸化物膜形成用溶液に接触できる方法が好ましく、具体的にはホットプレート等を使用することが好ましい。   Further, the heating method of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a heating method such as a hot plate, an oven, a firing furnace, an infrared lamp, a hot air blower, etc. A method in which the metal oxide film forming solution can be contacted while maintaining the temperature is preferable, and specifically, a hot plate or the like is preferably used.

次に、上述した接触方法について図面を用いて具体的に説明する。上述した金属酸化物膜形成用溶液を噴霧することにより基材に接触させる方法としては、例えば、ローラーによって基材を連続的に移動させ噴霧する方法、固定された基材上に噴霧する方法、パイプのような流路に噴霧する方法等が挙げられる。   Next, the contact method described above will be specifically described with reference to the drawings. Examples of the method of bringing the metal oxide film forming solution into contact with the substrate by spraying the above-described method include, for example, a method of continuously moving and spraying the substrate with a roller, a method of spraying on a fixed substrate, The method etc. which spray on the flow path like a pipe are mentioned.

上記ローラーによって基材を連続的に移動させ噴霧する方法としては、例えば、図2に示すように、基材1を、金属酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱したローラー4〜6を用いて連続的に移動させ、スプレー装置3により金属酸化物膜形成用溶液2を噴霧し金属酸化物膜を形成する方法等を挙げることができる。この方法は、連続的に金属酸化物膜を形成することができるという利点を有する。   As a method of continuously moving and spraying the base material with the roller, for example, as shown in FIG. 2, using the rollers 4 to 6 that heated the base material 1 to a temperature equal to or higher than the metal oxide film formation temperature. Examples of the method include a method in which the metal oxide film is formed by spraying the solution 2 for forming the metal oxide film with the spray device 3 by continuously moving. This method has an advantage that a metal oxide film can be continuously formed.

また、上記固定された基材上に噴霧する方法としては、例えば、図1に示すように、基材1を金属酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱し、この基材1に対して、スプレー装置3を用いて金属酸化物膜形成用溶液2を噴霧することにより、金属酸化物膜を形成する方法等を挙げることができる。   Moreover, as a method of spraying on the fixed base material, for example, as shown in FIG. 1, the base material 1 is heated to a temperature equal to or higher than the metal oxide film formation temperature. A method of forming a metal oxide film by spraying the metal oxide film forming solution 2 using the spray device 3 can be exemplified.

また、上述した金属酸化物膜形成用溶液をミスト状にした空間の中に基材を通過させる方法としては、例えば、図3に示すように、金属酸化物膜形成用溶液2をミスト状にした空間に、金属酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱された基材1を通過させることにより金属酸化物膜を形成する方法等を挙げることができる。   Moreover, as a method of allowing the substrate to pass through a space in which the above-described metal oxide film forming solution is made into a mist, for example, as shown in FIG. 3, the metal oxide film forming solution 2 is made into a mist. A method of forming a metal oxide film by passing the substrate 1 heated to a temperature equal to or higher than the metal oxide film formation temperature can be given.

4.その他
また、本発明の金属酸化物膜の製造方法においては、上述した接触方法等により得られた金属酸化物膜の洗浄を行っても良い。上記金属酸化物膜の洗浄は、金属酸化物膜の表面等に存在する不純物を取り除くために行われるものであって、例えば、金属酸化物膜形成用溶液に使用した溶媒を用いて洗浄する方法等を挙げることができる。
4). In addition, in the method for producing a metal oxide film of the present invention, the metal oxide film obtained by the above-described contact method or the like may be washed. The cleaning of the metal oxide film is performed to remove impurities present on the surface of the metal oxide film, for example, a method of cleaning using a solvent used in the metal oxide film forming solution. Etc.

B.結晶性低下材
次に、本発明の結晶性低下材について説明する。本発明の結晶性低下材は、金属源として金属塩または有機金属化合物が溶解した金属酸化物膜形成用溶液に添加され、金属酸化物膜の結晶性を低下させる結晶性低下材であって、ホウ素化合物からなることを特徴とするものである。
B. Next, the crystallinity reducing material of the present invention will be described. The crystallinity reducing material of the present invention is a crystallinity reducing material that is added to a solution for forming a metal oxide film in which a metal salt or an organometallic compound is dissolved as a metal source, and reduces the crystallinity of the metal oxide film, It consists of a boron compound.

本発明によれば、金属源を含有する金属酸化物膜形成用溶液に対して、ホウ素化合物を添加することにより、金属酸化物膜の結晶性を低下させることができる。   According to the present invention, the crystallinity of a metal oxide film can be reduced by adding a boron compound to a metal oxide film forming solution containing a metal source.

本発明の結晶性低下材は、金属源として金属塩または有機金属化合物が溶解した金属酸化物膜形成用溶液に添加されるものである。金属塩、有機金属化合物、および金属酸化物膜形成用溶液等については、上記「A.金属酸化物膜の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。   The crystallinity reducing material of the present invention is added to a metal oxide film forming solution in which a metal salt or an organometallic compound is dissolved as a metal source. The metal salt, organometallic compound, metal oxide film forming solution, and the like are the same as the contents described in the above “A. Method for producing metal oxide film”, and thus the description thereof is omitted here.

また、本発明の結晶性低下材は、ホウ素化合物からなるものである。本発明に用いられるホウ素化合物は、上記「A.金属酸化物膜の製造方法」に記載した内容と同様である。中でも、本発明においては、ホウ素化合物が、ホウ酸であることが好ましい。   The crystallinity reducing material of the present invention is made of a boron compound. The boron compound used in the present invention is the same as described in “A. Method for producing metal oxide film” above. Among these, in the present invention, the boron compound is preferably boric acid.

C.金属酸化物膜形成用溶液
次に、本発明の金属酸化物膜形成用溶液について説明する。本発明の金属酸化物膜形成用溶液は、金属源として金属塩または有機金属化合物が溶解し、かつ、金属酸化物膜の結晶性を低下させるホウ素化合物を含有することを特徴とするものである。
C. Next, the metal oxide film forming solution of the present invention will be described. The metal oxide film forming solution of the present invention is characterized by containing a boron compound that dissolves a metal salt or an organometallic compound as a metal source and lowers the crystallinity of the metal oxide film. .

本発明によれば、ホウ素化合物を添加した金属酸化物膜形成用溶液を用いることで、結晶性の低い金属酸化物膜を得ることができる。   According to the present invention, a metal oxide film having low crystallinity can be obtained by using a metal oxide film forming solution to which a boron compound is added.

本発明の金属酸化物膜形成用溶液は、少なくとも、金属源およびホウ素化合物を含有する。さらに、必要に応じて、酸化剤、還元剤、および添加剤等を含有していても良い。これらの材料、およびホウ素化合物の濃度等については、上記「A.金属酸化物膜の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。   The metal oxide film forming solution of the present invention contains at least a metal source and a boron compound. Furthermore, you may contain an oxidizing agent, a reducing agent, an additive, etc. as needed. Since these materials, the concentration of the boron compound, and the like are the same as the contents described in the above-mentioned “A. Method for producing metal oxide film”, description thereof is omitted here.

また、本発明の金属酸化物膜形成用溶液は、通常、金属酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱した基材に接触させ、前記基材上に金属酸化物膜を得るために用いられるものである。金属酸化物膜形成温度および基材等については、上記「A.金属酸化物膜の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。   The solution for forming a metal oxide film of the present invention is usually used for obtaining a metal oxide film on the substrate by contacting with the substrate heated to a temperature equal to or higher than the metal oxide film forming temperature. It is. The metal oxide film formation temperature, the base material, and the like are the same as those described in the above “A. Method for producing metal oxide film”, and thus the description thereof is omitted here.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.

[実施例1−1]
本実施例においては、ホウ酸を添加した金属酸化物膜形成用溶液を用いて、シリコンウェハ上にZrO膜を作製した。
[Example 1-1]
In this example, a ZrO 2 film was formed on a silicon wafer using a metal oxide film forming solution to which boric acid was added.

まず、基材としてシリコンウェハを用意した。次に、金属源としてジルコニウムテトラアセチルアセトナート(関東化学社製)、溶媒としてエタノール20重量%、トルエン80重量%の混合溶媒を用意した。その後、混合溶媒に、ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.1mol/l、ホウ酸を0.1mol/lとなるように溶解させ、100mlの金属酸化物膜形成用溶液を得た。次に、上記基材をホットプレート(アズワン社製)で500℃に加熱し、この基材に対し、上記金属酸化物膜形成用溶液を超音波ネプライザ(オムロン社製)にて100mlスプレーし、基材上に金属酸化物膜を得た。   First, a silicon wafer was prepared as a base material. Next, zirconium tetraacetylacetonate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was prepared as a metal source, and a mixed solvent of 20 wt% ethanol and 80 wt% toluene was prepared as a solvent. Thereafter, zirconium tetraacetylacetonate was dissolved in a mixed solvent so as to be 0.1 mol / l and boric acid was 0.1 mol / l to obtain 100 ml of a metal oxide film forming solution. Next, the substrate is heated to 500 ° C. with a hot plate (manufactured by ASONE), and 100 ml of the metal oxide film forming solution is sprayed onto the substrate with an ultrasonic nebulizer (manufactured by OMRON). A metal oxide film was obtained on the substrate.

得られた金属酸化物膜を、X線回折装置(リガク製、RINT−1500)を用いて測定したところ、ほとんど結晶性がないことを確認した(図4参照)。そこで、この金属酸化物膜に対して、光電子分光分析装置(V.G.Scientific社製 ESCALAB 200i−XL)を用いて測定を行ったところ、ZrO膜が形成されていることを確認できた。 When the obtained metal oxide film was measured using an X-ray diffractometer (Rigaku, RINT-1500), it was confirmed that there was almost no crystallinity (see FIG. 4). Therefore, when this metal oxide film was measured using a photoelectron spectroscopic analyzer (ESCALAB 200i-XL manufactured by VG Scientific), it was confirmed that a ZrO 2 film was formed. .

[実施例1−2]
本実施例においては、ホウ酸を添加した金属酸化物膜形成用溶液を用いて、微粒子酸化チタン上に、ZrO膜を作製した。本実施例の結果と、後述する比較例1の結果とを比較することにより、基材と金属酸化物膜との界面に発生する粒界が減少する効果について確認する。
[Example 1-2]
In this example, a ZrO 2 film was formed on fine particle titanium oxide using a solution for forming a metal oxide film to which boric acid was added. By comparing the result of this example with the result of Comparative Example 1 described later, the effect of reducing the grain boundaries generated at the interface between the base material and the metal oxide film is confirmed.

まず、シリコンウェハ上に微粒子酸化チタン層を作製した。一次粒径20nmのTiO微粒子(日本アエロジル社製P25)37.5重量%、アセチルアセトン1.25重量%、ポリエチレングリコール(平均分子量3000)1.88重量%となるように、ホモジナイザーを用いて水およびイソプロピルアルコールに溶解及び分散させてスラリーを作製した。上記シリコンウェハ上にドクターブレードにて上記スラリーを塗布後、室温で20分放置し、その後100℃で30分間乾燥させた。その後、電気マッフル炉(デンケン社製P90)を用い、500℃、30分間、大気圧雰囲気下にて焼成した。これにより、シリコンウェハ上に酸化チタンの多孔質膜を形成し、基材を得た。 First, a fine particle titanium oxide layer was produced on a silicon wafer. TiO 2 fine particles having a primary particle size of 20 nm (P25 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) 37.5 wt%, acetylacetone 1.25 wt%, polyethylene glycol (average molecular weight 3000) 1.88 wt% Then, a slurry was prepared by dissolving and dispersing in isopropyl alcohol. The slurry was applied onto the silicon wafer with a doctor blade, left at room temperature for 20 minutes, and then dried at 100 ° C. for 30 minutes. Thereafter, using an electric muffle furnace (P90 manufactured by Denken), firing was performed at 500 ° C. for 30 minutes in an atmospheric pressure atmosphere. Thereby, the porous film | membrane of the titanium oxide was formed on the silicon wafer, and the base material was obtained.

次に、得られた基材を用いたこと以外は、実施例1−1と同様にして金属酸化物膜を作製した。基材および金属酸化物膜を走査型電子顕微鏡で観察すると、図5(a)に示すように、粒界のないZrO膜が形成されていることを確認できた。 Next, a metal oxide film was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the obtained base material was used. When the substrate and the metal oxide film were observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that a ZrO 2 film having no grain boundary was formed as shown in FIG.

一方、上記方法により得られた金属酸化物膜を、マッフル炉(デンケン社製P90)を用いて焼成した。焼成条件は3時間かけて1000℃まで昇温し、そのまま1000℃で一時間保持し、室温まで自然冷却させた。焼成後の基材および金属酸化物膜を、走査型電子顕微鏡を用いて観察すると、図5(b)に示すように、粒界のないZrO膜が形成されていることを確認できた。このことから、焼成処理の後には結晶化するが、それでも緻密なZrO膜が維持されていることを確認できた。 On the other hand, the metal oxide film obtained by the above method was baked using a muffle furnace (P90 manufactured by Denken). The firing condition was that the temperature was raised to 1000 ° C. over 3 hours, kept at 1000 ° C. for 1 hour, and allowed to cool naturally to room temperature. When the base material and metal oxide film after firing were observed using a scanning electron microscope, it was confirmed that a ZrO 2 film having no grain boundary was formed as shown in FIG. From this, it was confirmed that a dense ZrO 2 film was maintained even though it was crystallized after the baking treatment.

[比較例1]
本比較例においては、ホウ酸を添加しないこと以外は実施例1と同様に実験した。
金属源としてジルコニウムテトラアセチルアセトナート(関東化学社製)、溶媒としてエタノール20重量%、トルエン80重量%の混合溶媒を用意した。その後、混合溶媒に、ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを0.1mol/lとなるように溶解させ、100mlの金属酸化物膜形成用溶液を得た。この金属酸化物膜形成用溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、金属酸化物膜を得た。
[Comparative Example 1]
In this comparative example, an experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that boric acid was not added.
Zirconium tetraacetylacetonate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was prepared as a metal source, and a mixed solvent of 20 wt% ethanol and 80 wt% toluene was prepared as a solvent. Thereafter, zirconium tetraacetylacetonate was dissolved in the mixed solvent so as to have a concentration of 0.1 mol / l to obtain 100 ml of a metal oxide film forming solution. A metal oxide film was obtained in the same manner as in Example 1 except that this metal oxide film forming solution was used.

上記方法により得られた金属酸化物膜を、X線回折装置を用いて測定したところ、ZrO膜が得られていることを確認した。また、基材および金属酸化物膜を走査型電子顕微鏡で観察すると、図6に示すように、粒界が多いZrO膜が形成されていることを確認できた。 When the metal oxide film obtained by the above method was measured using an X-ray diffractometer, it was confirmed that a ZrO 2 film was obtained. Further, when the substrate and the metal oxide film were observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that a ZrO 2 film having many grain boundaries was formed as shown in FIG.

[実施例2−1]
本実施例においては、ホウ酸を添加した金属酸化物膜形成用溶液を用いて、ITO膜を作製した。本実施例の結果と、後述する比較例2の結果とを比較することにより、基材と金属酸化物膜との界面に発生する粒界が減少する効果について確認する。
[Example 2-1]
In this example, an ITO film was prepared using a metal oxide film forming solution to which boric acid was added. By comparing the result of this example with the result of Comparative Example 2 described later, the effect of reducing the grain boundaries generated at the interface between the base material and the metal oxide film is confirmed.

まず、金属源として塩化インジウム(関東化学社製)、塩化スズ(関東化学社製)、溶媒としてエタノール(関東化学社製)を用意した。塩化インジウムを0.1mol/l、塩化スズを0.005mol/l、ホウ酸を0.1mol/lとなるように溶解させ、100mlの金属酸化物膜形成用溶液を得た。次に、上記基材をホットプレート(アズワン社製)で500℃に加熱し、この基材の酸化チタン面に対し、上記金属酸化物膜形成用溶液を超音波ネプライザ(オムロン社製)にて100mlスプレーし、基材上に金属酸化物膜を得た。次に、実施例1で使用した基材をホットプレート(アズワン社製)で500℃に加熱し、この基材の酸化チタン面に対し、上記金属酸化物膜形成用溶液を超音波ネプライザ(オムロン社製)にて100mlスプレーし、基材上に金属酸化物膜を得た。   First, indium chloride (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and tin chloride (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were prepared as the metal source, and ethanol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was prepared as the solvent. Indium chloride was dissolved at 0.1 mol / l, tin chloride at 0.005 mol / l, and boric acid at 0.1 mol / l to obtain 100 ml of a metal oxide film forming solution. Next, the base material is heated to 500 ° C. with a hot plate (manufactured by ASONE), and the solution for forming a metal oxide film is applied to the titanium oxide surface of the base material with an ultrasonic nebulizer (manufactured by OMRON Corporation). Spraying 100 ml, a metal oxide film was obtained on the substrate. Next, the base material used in Example 1 was heated to 500 ° C. with a hot plate (manufactured by ASONE Co., Ltd.), and the solution for forming a metal oxide film was applied to the ultrasonic oxide neprizer (OMRON) on the titanium oxide surface of the base material. 100 ml was sprayed to obtain a metal oxide film on the substrate.

上記方法により得られた金属酸化物膜を、X線回折装置を用いて測定したところ、ITO膜が得られていることを確認した(図7参照)。また、基材および金属酸化物膜を走査型電子顕微鏡で観察すると、図8に示すように、粒界のないITO膜が形成されていることを確認できた。   When the metal oxide film obtained by the said method was measured using the X-ray-diffraction apparatus, it confirmed that the ITO film | membrane was obtained (refer FIG. 7). Moreover, when the base material and the metal oxide film were observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that an ITO film without grain boundaries was formed as shown in FIG.

[実施例2−2]
ホウ酸を0.01mol/lとなるように原料溶液中へ溶解させたこと以外は、実施例2−1と同様に金属酸化物膜を作製した。
上記方法により得られた金属酸化物膜を、X線回折装置(リガク製、RINT−1500)を用いて測定したところ、ITO膜が得られていることを確認した(図9参照)。基材および金属酸化物膜を走査型電子顕微鏡で観察すると、図10に示すように、粒界のないITO膜が形成されていることを確認できた。
[Example 2-2]
A metal oxide film was produced in the same manner as in Example 2-1, except that boric acid was dissolved in the raw material solution to 0.01 mol / l.
When the metal oxide film obtained by the said method was measured using the X-ray-diffraction apparatus (the Rigaku make, RINT-1500), it confirmed that the ITO film | membrane was obtained (refer FIG. 9). When the base material and the metal oxide film were observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that an ITO film without grain boundaries was formed as shown in FIG.

[比較例2]
本比較例においては、ホウ酸を添加しないこと以外は実施例2と同様に実験した。
金属源として塩化インジウムを0.1mol/l、塩化スズを0.005mol/lとなるように溶解させ、100mlの金属酸化物膜形成用溶液を得た。この金属酸化物膜形成用溶液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、金属酸化物膜を作製した。
[Comparative Example 2]
In this comparative example, an experiment was performed in the same manner as in Example 2 except that boric acid was not added.
As a metal source, indium chloride was dissolved at 0.1 mol / l and tin chloride at 0.005 mol / l to obtain 100 ml of a metal oxide film forming solution. A metal oxide film was produced in the same manner as in Example 2 except that this metal oxide film forming solution was used.

得られた金属酸化物膜を、X線回折装置を用いて測定したところ、ITO膜が得られていることを確認した(図11)。また、基材および金属酸化物膜を走査型電子顕微鏡で観察すると、図12に示すように、粒界が多いITO膜が形成されていることを確認した。   When the obtained metal oxide film was measured using an X-ray diffractometer, it was confirmed that an ITO film was obtained (FIG. 11). Moreover, when the base material and the metal oxide film were observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that an ITO film with many grain boundaries was formed as shown in FIG.

本発明の金属酸化物膜の製造方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of the metal oxide film of this invention. 本発明の金属酸化物膜の製造方法の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the manufacturing method of the metal oxide film of this invention. 本発明の金属酸化物膜の製造方法の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the manufacturing method of the metal oxide film of this invention. 実施例1−1で得られた金属酸化物膜のX線回折測定の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the X-ray diffraction measurement of the metal oxide film obtained in Example 1-1. 実施例1−2で得られた金属酸化物膜の断面を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the cross section of the metal oxide film obtained in Example 1-2. 比較例1で得られた金属酸化物膜の断面を示すSEM写真である。4 is a SEM photograph showing a cross section of the metal oxide film obtained in Comparative Example 1. 実施例2−1で得られた金属酸化物膜のX線回折測定の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the X-ray-diffraction measurement of the metal oxide film obtained in Example 2-1. 実施例2−1で得られた金属酸化物膜の断面を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the cross section of the metal oxide film obtained in Example 2-1. 実施例2−2で得られた金属酸化物膜のX線回折測定の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the X-ray diffraction measurement of the metal oxide film obtained in Example 2-2. 実施例2−2で得られた金属酸化物膜の断面を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the cross section of the metal oxide film obtained in Example 2-2. 比較例2で得られた金属酸化物膜のX線回折測定の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of X-ray diffraction measurement of the metal oxide film obtained in Comparative Example 2. 比較例2で得られた金属酸化物膜の断面を示すSEM写真である。4 is a SEM photograph showing a cross section of the metal oxide film obtained in Comparative Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 基材
2 … 金属酸化物膜形成用溶液
3 … スプレー装置
4、5、6 … ローラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material 2 ... Metal oxide film formation solution 3 ... Spray apparatus 4, 5, 6 ... Roller

Claims (7)

金属源として金属塩または有機金属化合物が溶解した金属酸化物膜形成用溶液を、金属酸化物膜形成温度以上の温度まで加熱した基材に接触させることにより、前記基材上に金属酸化物膜を得る金属酸化物膜の製造方法であって、
前記金属酸化物膜形成用溶液が、金属酸化物膜の結晶性を低下させるホウ素化合物を含有することを特徴とする金属酸化物膜の製造方法。
A metal oxide film forming solution in which a metal salt or an organometallic compound is dissolved as a metal source is brought into contact with a base material heated to a temperature equal to or higher than the metal oxide film forming temperature, whereby a metal oxide film is formed on the base material. A method of manufacturing a metal oxide film to obtain
The method for producing a metal oxide film, wherein the metal oxide film forming solution contains a boron compound that reduces the crystallinity of the metal oxide film.
前記ホウ素化合物が、ホウ酸であることを特徴とする請求項1に記載の金属酸化物膜の製造方法。   The method for producing a metal oxide film according to claim 1, wherein the boron compound is boric acid. 前記基材が、多孔質基材、または多孔質膜を備えた基材であることを特徴とする請求項1または請求項2の金属酸化物膜の製造方法。   The method for producing a metal oxide film according to claim 1 or 2, wherein the substrate is a porous substrate or a substrate provided with a porous film. 前記金属酸化物膜形成用溶液が、さらにドーピング金属源を含有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の金属酸化物膜の製造方法。   The method for producing a metal oxide film according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal oxide film forming solution further contains a doping metal source. 前記金属源を構成する金属元素が、Mg、Al、Si、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Ag、In、Sn、Ce、Sm、Pb、La、Hf、Sc、Gd、Ca、Cr、Ga、Sr、Nb、Mo、Pd、Sb、Te、Ba、WまたはTaであることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の金属酸化物膜の製造方法。   Metal elements constituting the metal source are Mg, Al, Si, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Ag, In, Sn, Ce, Sm, Pb, La, The claim according to any one of claims 1 to 4, which is Hf, Sc, Gd, Ca, Cr, Ga, Sr, Nb, Mo, Pd, Sb, Te, Ba, W or Ta. The manufacturing method of the metal oxide film as described in 2. 金属源として金属塩または有機金属化合物が溶解した金属酸化物膜形成用溶液に添加され、金属酸化物膜の結晶性を低下させる結晶性低下材であって、
ホウ素化合物からなることを特徴とする結晶性低下材。
A crystallinity-reducing material that is added to a solution for forming a metal oxide film in which a metal salt or an organometallic compound is dissolved as a metal source, and reduces the crystallinity of the metal oxide film,
A crystallinity-reducing material comprising a boron compound.
金属源として金属塩または有機金属化合物が溶解し、かつ、金属酸化物膜の結晶性を低下させるホウ素化合物を含有することを特徴とする金属酸化物膜形成用溶液。   A metal oxide film-forming solution comprising a boron compound that dissolves a metal salt or an organometallic compound as a metal source and lowers the crystallinity of the metal oxide film.
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