JP2012184151A - Conductor substrate, method for manufacturing conductor substrate, device, electronic equipment, and solar cell panel - Google Patents

Conductor substrate, method for manufacturing conductor substrate, device, electronic equipment, and solar cell panel Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductor substrate that can achieve resistance reduction at low cost, and has transparency even in an infrared region, a method of manufacturing the conductor substrate, a device, electronic equipment, and a solar cell panel.SOLUTION: The conductor substrate includes: a substrate; a seed layer that is provided on the substrate, consists of a material in which the a-axis length in a crystal structure corresponds to a tin oxide-based material, and controls a crystal growth; and a conductive layer that is provided on the seed layer, and consists of the crystal of a tin oxide-based transparent conductor.

Description

本発明は、電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス、電子機器及び太陽電池パネルに関する。   The present invention relates to an electric substrate, a method for manufacturing a conductive substrate, a device, an electronic apparatus, and a solar cell panel.

近年、液晶表示パネルの大型化および小型携帯化へのニーズが高くなっている。これを実現するためには、表示素子の低消費電力化が必要となり、可視光線透過率が高く、かつ抵抗値が低い透明電極の適用が不可欠になる。特に、最近開発されつつある有機エレクトロルミネッセンス素子は、自発光タイプであり、小型携帯端末への適用においては有効であるが、電流駆動で消費電力が大きいという問題点がある。また、現在、市場に広まりつつあるプラズマディスプレイパネル(PDP)、および次世代のディスプレイとして開発されつつあるフィールドエミッションディスプレイ(FED)は、高消費電力な構造であるという問題点がある。これらの点から、透明導電性薄膜の低抵抗化への期待は大きい。   In recent years, there is a growing need for large-sized and small-sized liquid crystal display panels. In order to realize this, it is necessary to reduce the power consumption of the display element, and it is indispensable to apply a transparent electrode having a high visible light transmittance and a low resistance value. In particular, an organic electroluminescence element that is being developed recently is a self-luminous type and is effective in application to a small portable terminal, but has a problem that power consumption is large due to current driving. In addition, plasma display panels (PDPs) that are currently spreading on the market and field emission displays (FEDs) that are being developed as next-generation displays have a problem of high power consumption. From these points, there is a great expectation for reducing the resistance of the transparent conductive thin film.

また、近年、太陽電池が脱炭素化社会の中心技術として非常に期待されている。太陽電池は基板上に透明導電体が形成された構成となっている。太陽電池において、透明導電体は変換効率を決める重要な要素である。昨今では、太陽光の成分のうち赤外領域を用いる技術が開発されている。このため、透明導電体においては、赤外領域における透明性が強く求められている。これに対して、例えば、特許文献1、特許文献2、非特許文献1及び非特許文献2に示されるように、高移動度の透明導電体を用いると高い赤外透明性が得られることが知られている。   In recent years, solar cells are highly expected as a central technology in a decarbonized society. The solar cell has a configuration in which a transparent conductor is formed on a substrate. In a solar cell, the transparent conductor is an important factor that determines the conversion efficiency. In recent years, a technique using an infrared region among components of sunlight has been developed. For this reason, in the transparent conductor, transparency in the infrared region is strongly demanded. On the other hand, for example, as shown in Patent Document 1, Patent Document 2, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2, when a high mobility transparent conductor is used, high infrared transparency may be obtained. Are known.

国際公開第2008/146693号パンフレットInternational Publication No. 2008/146663 Pamphlet 特開2010−231972号公報JP 2010-231972 A

T. Koida, H. Fujiwara, and M. Kondo: Jpn. J. Appl. Phys. 46 (2007) L685.T.A. Koida, H .; Fujiwara, and M.M. Kondo: Jpn. J. et al. Appl. Phys. 46 (2007) L685. T. Koida, H. Fujiwara, and M. Kondo: Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93 (2009) 851.T.A. Koida, H .; Fujiwara, and M.M. Kondo: Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93 (2009) 851.

しかしながら、従来では、酸化インジウムを用いた透明導電体であってドーパントとして特別な元素(特許文献1、非特許文献1及び非特許文献2の場合は水素)を用いることで高移動で赤外まで透明な透明導電体が作製されてはいるものの、現段階で実用化は容易ではない。これに対して、実用的に多用されている、例えば酸化スズ系などの材料を用いた透明導電体が求められている。   However, conventionally, it is a transparent conductor using indium oxide, and it is highly movable to infrared by using a special element (hydrogen in the case of Patent Document 1, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2) as a dopant. Although a transparent transparent conductor has been produced, practical application is not easy at this stage. On the other hand, a transparent conductor using, for example, a tin oxide-based material that is widely used practically is demanded.

また、特許文献2には、ルチル構造を有する物質の固溶体をシード層として用いる点については記載があるものの、シード層の最適組成については言及されておらず、また、赤外透明性についても言及されていない。   Patent Document 2 describes the use of a solid solution of a substance having a rutile structure as a seed layer, but does not refer to the optimum composition of the seed layer, and also refers to infrared transparency. It has not been.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス、電子機器及び太陽電池パネルを提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to realize a low-cost and low-resistance electric substrate having transparency even in the infrared region, a method of manufacturing a conductive substrate, a device, and an electronic apparatus And providing a solar cell panel.

本発明に係る導電体基板は、基板と、前記基板上に設けられ、結晶構造におけるa軸長さが酸化スズ系材料と対応した物質からなり、結晶成長を制御するシード層と、前記シード層上に設けられ、酸化スズ系透明導電体の結晶からなる導電層とを備えることを特徴とする。   The conductor substrate according to the present invention includes a substrate, a seed layer provided on the substrate, the a-axis length in the crystal structure being made of a material corresponding to the tin oxide material, and controlling the crystal growth, and the seed layer And a conductive layer made of a tin oxide-based transparent conductor crystal.

本発明によれば、基板と、当該基板上に設けられ、結晶構造におけるa軸長さが酸化スズ系材料と対応した物質からなり、結晶成長を制御するシード層と、当該シード層上に設けられ、酸化スズ系透明導電体の結晶からなる導電層とを備えることとしたので、シード層上の酸化スズ系透明導電体の結晶は、結晶配向が制御された状態で形成されることになる。このようにシード層の組成を最適化することにより、酸化スズ系透明導電体を低抵抗化させることが可能である。また、酸化スズ系透明導電体の結晶が高移動度となるため、高い赤外透明性が得られることになる。加えて、シード層上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させることとしたので、単結晶基板を用いる必要が無く、コスト低減を図ることができる。これにより、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する導電体基板を得ることができる。   According to the present invention, a substrate, a seed layer provided on the substrate, the a-axis length in the crystal structure being made of a material corresponding to the tin oxide material, and controlling the crystal growth, provided on the seed layer And the tin oxide transparent conductor crystal on the seed layer is formed in a state where the crystal orientation is controlled. . Thus, by optimizing the composition of the seed layer, it is possible to reduce the resistance of the tin oxide based transparent conductor. Moreover, since the crystal | crystallization of a tin oxide type transparent conductor becomes high mobility, high infrared transparency will be obtained. In addition, since the tin oxide transparent conductor crystal is grown on the seed layer, it is not necessary to use a single crystal substrate, and the cost can be reduced. Thereby, low resistance can be realized at low cost, and a conductive substrate having transparency even in the infrared region can be obtained.

上記の導電体基板は、前記基板は、非晶質基板であることを特徴とする。
本発明によれば、基板として非晶質基板を用いることにより、低コスト化が可能となる。
The conductive substrate is characterized in that the substrate is an amorphous substrate.
According to the present invention, it is possible to reduce the cost by using an amorphous substrate as the substrate.

上記の導電体基板は、前記基板は、ガラス基板であることを特徴とする。
本発明によれば、基板としてガラス基板を用いることにより、低コスト化が可能となる。加えて、ガラス基板上に導電体を形成して用いる製品に対して幅広く適用させることができる。
Said conductor board | substrate is a glass substrate, The said board | substrate is characterized by the above-mentioned.
According to the present invention, it is possible to reduce the cost by using a glass substrate as the substrate. In addition, it can be widely applied to products used by forming a conductor on a glass substrate.

上記の導電体基板は、前記シード層は、結晶構造としてルチル構造を有する物質を含むことを特徴とする。
本発明によれば、シード層が結晶構造としてルチル構造を有する物質を含むこととしたので、シード層上に形成される酸化スズ系透明導電体の結晶の結晶性を向上させることができる。これにより、低抵抗の導電体を得ることができる。
In the conductive substrate, the seed layer includes a substance having a rutile structure as a crystal structure.
According to the present invention, since the seed layer includes a substance having a rutile structure as a crystal structure, the crystallinity of the crystal of the tin oxide based transparent conductor formed on the seed layer can be improved. Thereby, a low-resistance conductor can be obtained.

上記の導電体基板は、前記物質は、TiO、NbO、MgF及びSnOのうち少なくとも1つであることを特徴とする。
本発明によれば、シード層の組成を最適化するため、ルチル構造を有する物質として、TiO、NbO、MgF及びSnOのうち少なくとも1つを用いることとしたので、低抵抗の導電体を容易に得ることができる。
The conductive substrate is characterized in that the substance is at least one of TiO 2 , NbO 2 , MgF 2 and SnO 2 .
According to the present invention, in order to optimize the composition of the seed layer, at least one of TiO 2 , NbO 2 , MgF 2, and SnO 2 is used as the material having a rutile structure. The body can be easily obtained.

上記の導電体基板は、前記酸化スズ系透明導電体の結晶は、(001)配向を有することを特徴とする。
本発明によれば、酸化スズ系透明導電体の結晶は、(001)配向を有することとしたので、高移動度の酸化スズ系透明導電体の結晶が得られる。
The conductor substrate is characterized in that the tin oxide based transparent conductor crystal has a (001) orientation.
According to the present invention, since the crystal of the tin oxide transparent conductor has the (001) orientation, a high mobility tin oxide transparent conductor crystal can be obtained.

本発明に係る導電体基板の製造方法は、結晶構造におけるa軸長さが酸化スズ系材料と対応した物質を用いて、基板上に結晶成長を制御するシード層を形成するシード層形成ステップと、前記シード層上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させる結晶成長ステップとを含むことを特徴とする。
本発明によれば、結晶構造におけるa軸長さが酸化スズ系材料と対応した物質を用いて、基板上に結晶成長を制御するシード層を形成し、シード層上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させることとしたので、シード層によって結晶成長が制御されつつ結晶性の高い酸化スズ系透明導電体の層を形成することができる。また、シード層の組成を最適化することにより、酸化スズ系透明導電体の結晶が高移動度となるように形成されるため、高い赤外透明性が得られることになる。加えて、シード層上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させることとしたので、単結晶基板を用いる必要が無く、コスト低減を図ることができる。これにより、赤外領域においても透明性を有する低抵抗の導電体基板を低コストで製造することができる。
A method of manufacturing a conductor substrate according to the present invention includes a seed layer forming step of forming a seed layer for controlling crystal growth on a substrate using a substance having an a-axis length corresponding to a tin oxide-based material in a crystal structure; And a crystal growth step of growing a tin oxide transparent conductor crystal on the seed layer.
According to the present invention, a seed layer for controlling crystal growth is formed on a substrate using a substance whose a-axis length in the crystal structure corresponds to a tin oxide-based material, and the tin oxide-based transparent conductor is formed on the seed layer. Therefore, it is possible to form a tin oxide transparent conductor layer having high crystallinity while controlling the crystal growth by the seed layer. In addition, by optimizing the composition of the seed layer, the tin oxide transparent conductor crystal is formed so as to have high mobility, so that high infrared transparency can be obtained. In addition, since the tin oxide transparent conductor crystal is grown on the seed layer, it is not necessary to use a single crystal substrate, and the cost can be reduced. Thereby, a low-resistance conductor substrate having transparency even in the infrared region can be manufactured at low cost.

上記の導電体基板の製造方法は、前記シード層形成ステップは、パルスレーザ堆積法を用いて前記シード層を形成することを特徴とする。
本発明によれば、パルスレーザ堆積法を用いてシード層を形成することとしたので、シード層を容易に形成することができる。
In the method for manufacturing a conductor substrate, the seed layer forming step forms the seed layer using a pulse laser deposition method.
According to the present invention, since the seed layer is formed using the pulse laser deposition method, the seed layer can be easily formed.

上記の導電体基板の製造方法は、前記基板として、非晶質基板を用いることを特徴とする。
本発明によれば、基板として非晶質基板を用いることとしたので、低コストで導電体基板を製造することができる。
The above method for manufacturing a conductive substrate is characterized in that an amorphous substrate is used as the substrate.
According to the present invention, since the amorphous substrate is used as the substrate, the conductor substrate can be manufactured at a low cost.

上記の導電体基板の製造方法は、前記基板として、ガラス基板を用いることを特徴とする。
本発明によれば、基板としてガラス基板を用いることとしたので、低コストで導電体基板を製造することができる。
The method for manufacturing a conductor substrate described above is characterized in that a glass substrate is used as the substrate.
According to the present invention, since the glass substrate is used as the substrate, the conductor substrate can be manufactured at low cost.

上記の導電体基板の製造方法は、前記シード層形成ステップは、前記シード層として結晶構造がルチル構造である物質を含む層を形成することを特徴とする。
本発明によれば、シード層形成ステップにおいて、シード層として結晶構造がルチル構造である物質を含む層を形成することとしたので、シード層上に形成される酸化スズ系透明導電体の結晶の結晶性を向上させることができる。これにより、低抵抗の導電体を得ることができる。
In the method for manufacturing a conductor substrate, the seed layer forming step forms a layer containing a substance having a rutile structure as the seed layer.
According to the present invention, in the seed layer forming step, a layer containing a substance having a rutile structure as a seed layer is formed as the seed layer. Therefore, the crystal of the tin oxide based transparent conductor formed on the seed layer is formed. Crystallinity can be improved. Thereby, a low-resistance conductor can be obtained.

上記の導電体基板の製造方法は、前記物質として、TiO、NbO、MgF及びSnOのうち少なくとも1つが用いられることを特徴とする。
本発明によれば、シード層の組成を最適化するため、ルチル構造を有する物質として、TiO、NbO、MgF及びSnOのうち少なくとも1つが用いられるので、低抵抗の導電体を容易に得ることができる。
The method for manufacturing a conductive substrate is characterized in that at least one of TiO 2 , NbO 2 , MgF 2 and SnO 2 is used as the substance.
According to the present invention, in order to optimize the composition of the seed layer, at least one of TiO 2 , NbO 2 , MgF 2, and SnO 2 is used as the material having a rutile structure. Can get to.

上記の導電体基板の製造方法は、前記酸化スズ系透明導電体の結晶は、(001)配向を有することを特徴とする。
本発明によれば、酸化スズ系透明導電体の結晶は、(001)配向を有することとしたので、高移動度の酸化スズ系透明導電体の結晶が得られる。
The above-described method for manufacturing a conductive substrate is characterized in that the crystal of the tin oxide-based transparent conductor has a (001) orientation.
According to the present invention, since the crystal of the tin oxide transparent conductor has the (001) orientation, a high mobility tin oxide transparent conductor crystal can be obtained.

本発明に係るデバイスは、上記の導電体基板を備えることを特徴とする。
本発明によれば、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する導電体基板を備えることとしたので、電気特性の高いデバイスを低コストで得ることができる。
A device according to the present invention includes the above-described conductor substrate.
According to the present invention, a low resistance can be realized at low cost, and since a conductive substrate having transparency in the infrared region is provided, a device having high electrical characteristics can be obtained at low cost. .

本発明に係る電子機器は、上記のデバイスを備えることを特徴とする。
本発明によれば、電気特性が高く低コストのデバイスを備えることとしたので、良質の電子機器を安価で提供することができる。
An electronic apparatus according to the present invention includes the above device.
According to the present invention, since a device having high electrical characteristics and low cost is provided, a high-quality electronic device can be provided at low cost.

本発明に係る太陽電池パネルは上記の導電体基板を備えることを特徴とする。
本発明によれば、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する導電体基板を備えるので、変換効率の高い太陽電池パネルを低コストで得ることができる。
A solar cell panel according to the present invention includes the above-described conductor substrate.
According to the present invention, low resistance can be realized at low cost, and since a conductive substrate having transparency in the infrared region is provided, a solar cell panel with high conversion efficiency can be obtained at low cost.

本発明によれば、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス、電子機器及び太陽電池パネルを提供することにある。   According to the present invention, it is possible to provide an electric substrate, a method of manufacturing a conductive substrate, a device, an electronic apparatus, and a solar cell panel that can realize low resistance at low cost and have transparency even in the infrared region. It is in.

本発明の実施の形態に係る導電体基板を示す概略図。Schematic which shows the conductor board | substrate which concerns on embodiment of this invention. 結晶構造におけるa軸の長さとc軸の長さとを示す図。The figure which shows the length of the a-axis in a crystal structure, and the length of a c-axis. パルスレーザ装置の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of a pulse laser apparatus. 本発明の実施例に係る結果を示す図。The figure which shows the result which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る結果を示す図。The figure which shows the result which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る結果を示す図。The figure which shows the result which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る結果を示す図。The figure which shows the result which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る結果を示す図。The figure which shows the result which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る結果を示す図。The figure which shows the result which concerns on the Example of this invention.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は導電体基板1の構成を示す断面図である。
同図に示すように、導電体基板1は、基板11、シード層12及び導電層13を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the conductor substrate 1.
As shown in the figure, the conductor substrate 1 has a substrate 11, a seed layer 12 and a conductive layer 13.

基板11は、例えばガラスなどの非晶質材料からなる基板である。基板11としては、この他、例えば単結晶材料、多結晶材料、またはアモルファス材料でもよく、これらの結晶状態が混在する材料でもよい。プラスチック材料でもよい。具体例としては、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)の単結晶または多結晶からなる基板、ペロブスカイト型結晶構造またはそれと類似構造を有する岩塩型結晶からなる単結晶基板または多結晶基板、水晶基板、ノンアルカリガラス(例えば旭硝子社製、製品名:AN100)等のガラス基板、プラスチック基板、表面に熱酸化膜が形成されたシリコン基板(熱酸化Si基板)等の半導体基板等が挙げられる。これらは、本発明の効果を損なわない範囲でドーパント、不純物などが含まれていてもよい。本発明における基板11の形状は特に限定されない。例えば板状の基板11であってもよく、フィルム状であってもよい。   The substrate 11 is a substrate made of an amorphous material such as glass. In addition to this, the substrate 11 may be, for example, a single crystal material, a polycrystalline material, an amorphous material, or a material in which these crystal states are mixed. It may be a plastic material. Specific examples include a substrate made of strontium titanate (SrTiO3) single crystal or polycrystal, a single crystal substrate or polycrystal substrate made of a rock salt type crystal having a perovskite type crystal structure or a similar structure, a quartz substrate, and a non-alkali glass. Examples thereof include a glass substrate such as Asahi Glass Co., Ltd. (product name: AN100), a semiconductor substrate such as a plastic substrate, and a silicon substrate (thermally oxidized Si substrate) on which a thermal oxide film is formed. These may contain dopants, impurities and the like as long as the effects of the present invention are not impaired. The shape of the substrate 11 in the present invention is not particularly limited. For example, it may be a plate-like substrate 11 or a film.

基板11の厚さは特に限定されない。基板11の透明性が要求される場合には例えば1mm以下が好ましい。板状の基板において機械的強度が求められ、透過率を多少犠牲にしてもよい場合であれば、1mmより厚くてもよい。基板11の厚さは、例えば0.2〜1mmが好ましい。   The thickness of the substrate 11 is not particularly limited. When the transparency of the substrate 11 is required, for example, 1 mm or less is preferable. If a plate-like substrate is required to have mechanical strength and the transmittance may be sacrificed somewhat, it may be thicker than 1 mm. The thickness of the substrate 11 is preferably 0.2 to 1 mm, for example.

基板11は、必要に応じて研磨したものを用いることができる。SrTiO3基板等の結晶性を有する基板は、研磨して用いることが好ましい。例えば研磨材としてダイヤモンドスラリーを使用して機械研磨する。機械研磨では、使用するダイヤモンドスラリーの粒径を徐々に微細化してゆき、最後に粒径約0.5μmのダイヤモンドスラリーで鏡面研磨することが好ましい。その後、更にコロイダルシリカを用いて研磨することにより、表面粗さの二乗平均粗さ(rms)が10Å(1nm)以下となるまで平坦化させてもよい。   The substrate 11 can be polished if necessary. A substrate having crystallinity such as a SrTiO 3 substrate is preferably used after being polished. For example, mechanical polishing is performed using diamond slurry as an abrasive. In the mechanical polishing, it is preferable to gradually refine the particle size of the diamond slurry to be used, and finally perform mirror polishing with a diamond slurry having a particle size of about 0.5 μm. Then, it may be further flattened by polishing using colloidal silica until the root mean square roughness (rms) of the surface roughness is 10 Å (1 nm) or less.

シード層12を形成する前に、基板11を前処理してもよい。前処理は例えば以下の手順で行うことができる。まず基板をアセトン、エタノール等により洗浄する。次に、基板を高純度塩酸(例えば、ELグレード、濃度36質量%、関東化学社製)中に2分間浸す。次に、基板を純水中に移して塩酸等をすすぐ。次に、基板を新たな純水中に移し、ここで超音波洗浄を5分間行う。次に、基板を純水中から取り出し、窒素ガスを基板表面に吹き付けて水分を基板表面から除去する。これらの処理は例えば室温で行う。これらの処理により、基板表面から酸化物、有機物等が除去されると考えられる。上記の例では塩酸を使用したが、これに代えて王水、フッ酸等の酸を使用してもよい。また、酸による処理は室温下で行ってもよいし、加熱した酸を使用してもよい。   Prior to the formation of the seed layer 12, the substrate 11 may be pretreated. The preprocessing can be performed by the following procedure, for example. First, the substrate is washed with acetone, ethanol or the like. Next, the substrate is immersed in high-purity hydrochloric acid (for example, EL grade, concentration 36 mass%, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) for 2 minutes. Next, the substrate is moved into pure water and rinsed with hydrochloric acid or the like. Next, the substrate is moved into new pure water, and ultrasonic cleaning is performed for 5 minutes. Next, the substrate is taken out from the pure water, and nitrogen gas is blown onto the substrate surface to remove moisture from the substrate surface. These treatments are performed at room temperature, for example. These treatments are considered to remove oxides, organic substances, etc. from the substrate surface. Although hydrochloric acid was used in the above example, an acid such as aqua regia or hydrofluoric acid may be used instead. Further, the treatment with an acid may be performed at room temperature, or a heated acid may be used.

シード層12は、基板11上に設けられており、結晶成長を制御する層である。シード層12は、結晶構造におけるa軸長さが酸化スズ系材料と対応した物質が用いて形成されている。このような物質としては、例えば結晶構造がルチル構造である物質が挙げられる。シード層12が結晶構造としてルチル構造を有する物質を含むことにより、シード層12上に形成される導電層13の結晶の結晶性が向上することとなる。このような物質として、例えばTiO、NbO、MgF及びSnOのうち少なくとも1つを用いることが好ましい。また、これらの物質の他に、図2のグラフ示すように、結晶構造におけるa軸長さが酸化スズ系材料と対応する材料、すなわち、a軸長さが例えば酸化スズと一致するあるいは4.4〜5.0オングストロームの範囲で近似する材料を用いても構わない。近似の範囲については、シード層12上に形成される導電層13の配向が(001)軸方向となる範囲とすることができる。なお、図2のグラフの横軸は結晶構造におけるa軸の長さであり、グラフの横軸は結晶構造におけるc軸の長さである。 The seed layer 12 is provided on the substrate 11 and is a layer that controls crystal growth. The seed layer 12 is formed using a substance having an a-axis length in the crystal structure corresponding to a tin oxide-based material. An example of such a substance is a substance whose crystal structure is a rutile structure. When the seed layer 12 contains a substance having a rutile structure as a crystal structure, the crystallinity of the crystal of the conductive layer 13 formed on the seed layer 12 is improved. As such a substance, for example, at least one of TiO 2 , NbO 2 , MgF 2, and SnO 2 is preferably used. In addition to these substances, as shown in the graph of FIG. 2, the material in which the a-axis length in the crystal structure corresponds to the tin oxide-based material, that is, the a-axis length coincides with, for example, tin oxide. A material that approximates within a range of 4 to 5.0 angstroms may be used. The approximate range can be a range in which the orientation of the conductive layer 13 formed on the seed layer 12 is in the (001) axis direction. 2 is the length of the a-axis in the crystal structure, and the horizontal axis of the graph is the length of the c-axis in the crystal structure.

導電層13は、例えば酸化スズ系の導電体からなる透明導電層である。本実施形態では、導電層13は基板11上に直接形成されているのではなく、シード層12上に形成されている。シード層12として、例えば結晶構造がルチル構造を含む層が形成されている場合、導電層13の結晶構造は(001)軸方向に成長した結晶構造となる。このため、導電性に優れた低抵抗の導電層13となる。また、シード層12として、例えば結晶構造がルチル構造である物質を含む層が形成されている場合、導電層13は結晶性の高い層となる。このため、やはり導電性に優れた低抵抗の導電層13となる。   The conductive layer 13 is a transparent conductive layer made of, for example, a tin oxide based conductor. In the present embodiment, the conductive layer 13 is not directly formed on the substrate 11 but is formed on the seed layer 12. For example, when the seed layer 12 is a layer in which the crystal structure includes a rutile structure, the crystal structure of the conductive layer 13 is a crystal structure grown in the (001) axis direction. For this reason, it becomes the low resistance conductive layer 13 excellent in conductivity. For example, in the case where a layer containing a substance whose crystal structure is a rutile structure is formed as the seed layer 12, the conductive layer 13 is a layer having high crystallinity. For this reason, it becomes the low-resistance conductive layer 13 that is also excellent in conductivity.

次に、上記のように構成された導電体基板1の製造方法を説明する。
導電体基板1は、基板11上に結晶成長を制御するシード層12を形成するシード層形成ステップと、シード層12上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させ、導電層13を形成する結晶成長ステップとを経て製造される。
Next, a method for manufacturing the conductor substrate 1 configured as described above will be described.
In the conductive substrate 1, a seed layer forming step for forming a seed layer 12 for controlling crystal growth on the substrate 11, and a tin oxide transparent conductive crystal is grown on the seed layer 12 to form a conductive layer 13. It is manufactured through a crystal growth step.

シード層形成ステップでは、例えばパルスレーザ堆積(Pulsed Laser Deposition:PLD)法、スパッタリング法等の物理気相蒸着(PVD)法を用いてシード層12を形成しても良いし、例えばMOCVD法等の化学気相蒸着(CVD)法、ゾルゲル法、化学溶液法等の溶液からの合成プロセスによる成膜法を用いてシード層12を形成しても構わない。特にPLD法は良好な膜状態が得られ易い点で好ましく、スパッタリング法は、基板の結晶性に関わらず成膜しやすい点で好ましい。   In the seed layer forming step, the seed layer 12 may be formed using a physical vapor deposition (PVD) method such as a pulsed laser deposition (PLD) method or a sputtering method, for example, an MOCVD method or the like. You may form the seed layer 12 using the film-forming method by the synthesis process from solutions, such as a chemical vapor deposition (CVD) method, a sol gel method, and a chemical solution method. In particular, the PLD method is preferable because a good film state can be easily obtained, and the sputtering method is preferable because a film can be easily formed regardless of the crystallinity of the substrate.

図3は本方法に好適に用いられるPLD装置30の例を示した概略構成図である。このPLD装置30は、チャンバ31内に、基板11とターゲット39とが対向して、かつ対向面が互いにほぼ平行となるように配置されるようになっている。チャンバ31は、適切な真空度を維持すると共に、外部からの不純物混入を防止することにより、高品質な薄膜を作製できるようになっている。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a PLD apparatus 30 that is preferably used in the present method. The PLD apparatus 30 is arranged in a chamber 31 such that the substrate 11 and the target 39 face each other and the facing surfaces are substantially parallel to each other. The chamber 31 is capable of producing a high-quality thin film by maintaining an appropriate degree of vacuum and preventing impurities from entering from the outside.

基板11は、図示しないモーターにより、基板11の表面に垂直な回転軸35を中心に回転可能となっている。またターゲット39も、図示しないモーターにより、その表面39aに垂直な回転軸38を中心に回転可能となっている。   The substrate 11 can be rotated around a rotation axis 35 perpendicular to the surface of the substrate 11 by a motor (not shown). The target 39 is also rotatable about a rotation axis 38 perpendicular to the surface 39a by a motor (not shown).

チャンバ31内には、基板11を加熱するための赤外線ランプ36が設置されている。基板11の温度は窓31bを介して、チャンバ31外部に設置された放射温度計37によってモニターされており、常に一定温度となるように制御されている。   An infrared lamp 36 for heating the substrate 11 is installed in the chamber 31. The temperature of the substrate 11 is monitored by a radiation thermometer 37 installed outside the chamber 31 through the window 31b, and is controlled to always be a constant temperature.

チャンバ31の外部にはガス供給部44が設けられており、酸素ガスの流量を調節するための酸素ガス流量調整弁45を介して、チャンバ31内へ酸素ガスを注入できるようになっている。また、減圧下における製膜を実現するため、チャンバ31にはターボ分子ポンプ42および圧力弁43が連結されている。チャンバ31内の圧力は、酸素ガス流量調整弁45および圧力弁43を用い、例えば、酸素分圧が1×10−5〜1×10−4Torr(1.33×10−3Pa〜1.33×10−2Pa)となるように制御される。なお、ターボ分子ポンプ42には、油回転ポンプ40と逆流防止弁41が連結されており、ターボ分子ポンプ42の排気側の圧力は常に10−3torr(1.33×10−1Pa)以下に保たれる。 A gas supply unit 44 is provided outside the chamber 31, and oxygen gas can be injected into the chamber 31 through an oxygen gas flow rate adjustment valve 45 for adjusting the flow rate of oxygen gas. Further, a turbo molecular pump 42 and a pressure valve 43 are connected to the chamber 31 in order to realize film formation under reduced pressure. The pressure in the chamber 31, oxygen gas with a flow rate adjusting valve 45 and the pressure valve 43, for example, the oxygen partial pressure is 1 × 10 -5 ~1 × 10 -4 Torr (1.33 × 10 -3 Pa~1. 33 × 10 −2 Pa). The turbo molecular pump 42 is connected to an oil rotary pump 40 and a backflow prevention valve 41, and the pressure on the exhaust side of the turbo molecular pump 42 is always 10 −3 torr (1.33 × 10 −1 Pa) or less. To be kept.

チャンバ31の外部には光発振器32が設けられており、光発振器32により発振されたパルスレーザ光が、照射位置を調節するための反射鏡33、スポット径を制御するためのレンズ34およびチャンバ31の窓31aを介して、ターゲット39の基板11と対向する表面39aに入射されるようになっている。光発振器32は、パルスレーザ光として、例えばパルス周波数が1〜10Hzであり、レーザフルエンス(レーザパワー)が1〜2J/cm2であり、波長が248nmであるKrFエキシマレーザを発振する。   An optical oscillator 32 is provided outside the chamber 31, and a pulse laser beam oscillated by the optical oscillator 32 reflects a reflector 33 for adjusting the irradiation position, a lens 34 for controlling a spot diameter, and the chamber 31. The light is incident on the surface 39a of the target 39 facing the substrate 11 through the window 31a. The optical oscillator 32 oscillates a KrF excimer laser having a pulse frequency of 1 to 10 Hz, a laser fluence (laser power) of 1 to 2 J / cm 2 and a wavelength of 248 nm, for example, as pulse laser light.

発振されたパルスレーザ光は、反射鏡33およびレンズ34により焦点位置がターゲット39近傍となるようにスポット調整され、ターゲット39の表面39aに対して約45°の角度で入射される。ターゲット39は、例えばNbを6原子%含むようなNb:TiO2焼結体で構成される。Nb:TiO2はドーパント(M)がNbの例である。ドーパント(M)は、に挙げた本発明におけるドーパントのいずれでもよく、複数種類の金属を併用してもよい。   The oscillated pulsed laser light is spot-adjusted by the reflecting mirror 33 and the lens 34 so that the focal position is in the vicinity of the target 39 and is incident on the surface 39a of the target 39 at an angle of about 45 °. The target 39 is made of, for example, an Nb: TiO 2 sintered body containing 6 atomic% of Nb. Nb: TiO2 is an example in which the dopant (M) is Nb. The dopant (M) may be any of the dopants in the present invention mentioned above, and a plurality of types of metals may be used in combination.

例えばNb:TiO焼結体は、所望の原子比(例、Nb:Ti=0.45:0.55)となるように秤量されたTiOとNbとの各粉末を混合し、混合した粉末を加熱成形することにより作製できる。なお、ターゲットの組成は膜の組成とほぼ同等となる。 For example, the Nb: TiO 2 sintered body is prepared by mixing TiO 2 and Nb 2 O 5 powders that are weighed so as to have a desired atomic ratio (eg, Nb: Ti = 0.45: 0.55). It can be produced by thermoforming the mixed powder. The composition of the target is almost the same as the composition of the film.

PLD装置30を用いてシード層12を形成するには、まず、基板11をチャンバ31内に設置する。次に、基板表面の不純物を取り除き、原子レベルで平坦な表面を出すため、酸素分圧10−5Torr(1.33×10−3Pa)、基板温度500℃の条件下で前処理アニールを行ってもよい。前処理アニールは、例えば1時間以上行うことが好ましい。 In order to form the seed layer 12 using the PLD apparatus 30, first, the substrate 11 is placed in the chamber 31. Next, in order to remove impurities on the substrate surface and to obtain a flat surface at the atomic level, pretreatment annealing is performed under conditions of an oxygen partial pressure of 10 −5 Torr (1.33 × 10 −3 Pa) and a substrate temperature of 500 ° C. You may go. The pretreatment annealing is preferably performed for 1 hour or more, for example.

次に、チャンバ内の酸素分圧を1×10−5〜1×10−4Torr(1.33×10−3Pa〜1.33×10−2Pa)程度に保ちつつ、基板温度を所定の温度に設定し、基板11を回転駆動させる。またターゲット39を回転駆動させつつ、パルスレーザ光を断続的に照射することにより、ターゲット39表面の温度を急激に上昇させ、アブレーションプラズマを発生させる。このアブレーションプラズマ中に含まれるTi原子、Nb原子、O原子は、チャンバ31中の酸素ガスとの衝突反応等を繰り返しながら状態を徐々に変化させて基板11へ移動する。そして基板11へ到達したTi原子、Nb原子、O原子を含む粒子は、そのまま基板11の表面に拡散し、薄膜化される。こうして基板11上にシード層12が形成される。 Next, the substrate temperature is set to a predetermined value while maintaining the oxygen partial pressure in the chamber at about 1 × 10 −5 to 1 × 10 −4 Torr (1.33 × 10 −3 Pa to 1.33 × 10 −2 Pa). And the substrate 11 is driven to rotate. Further, by intermittently irradiating the pulsed laser light while rotating the target 39, the temperature of the surface of the target 39 is rapidly increased to generate ablation plasma. Ti atoms, Nb atoms, and O atoms contained in the ablation plasma move to the substrate 11 while gradually changing the state while repeating a collision reaction with the oxygen gas in the chamber 31. Then, the particles containing Ti atoms, Nb atoms, and O atoms that have reached the substrate 11 are diffused as they are on the surface of the substrate 11 to be thinned. Thus, the seed layer 12 is formed on the substrate 11.

本実施形態ではシード層12を還元雰囲気下でアニール(以下、ポストアニールということもある。)する工程を経て、導電体としての金属酸化物層12を形成する。本発明における還元雰囲気とは、雰囲気中における酸化性ガスの分圧が0.2×10Pa以下であることをいう。酸化性ガスとは、アニール工程においてシード層12に酸素を与え得る気体を意味し、具体例としてはO、O、NO、NO、HO等が挙げられる。雰囲気中に酸化性ガスが2種以上含まれる場合は、それらの分圧の合計がの範囲内であればよい。還元雰囲気中における酸化性ガスの分圧は、1×10Pa以下が好ましく、10Pa以下がより好ましい。1×10−8Pa程度が最も好ましい。酸化性ガスの分圧の値が小さいほど、より低抵抗の金属酸化物層12を得ることができる。また、金属酸化物層12をより低抵抗化するうえで、還元雰囲気中にHおよび/またはCOを存在させることが好ましく、プラズマ状態のH2を存在させることがより好ましい。 In the present embodiment, the metal oxide layer 12 as a conductor is formed through a step of annealing the seed layer 12 in a reducing atmosphere (hereinafter sometimes referred to as post-annealing). The reducing atmosphere in the present invention means that the partial pressure of the oxidizing gas in the atmosphere is 0.2 × 10 5 Pa or less. The oxidizing gas means a gas that can give oxygen to the seed layer 12 in the annealing step, and specific examples include O 2 , O 3 , NO, NO 2 , H 2 O, and the like. When two or more kinds of oxidizing gases are contained in the atmosphere, the sum of their partial pressures may be within the range. The partial pressure of the oxidizing gas in the reducing atmosphere is preferably 1 × 10 4 Pa or less, and more preferably 10 Pa or less. About 1 × 10 −8 Pa is most preferable. The smaller the value of the partial pressure of the oxidizing gas, the lower the resistance of the metal oxide layer 12 can be obtained. In order to further reduce the resistance of the metal oxide layer 12, it is preferable that H 2 and / or CO exist in the reducing atmosphere, and it is more preferable that H 2 in a plasma state exist.

本発明におけるアニールとは、シード層12を所定の温度(アニール温度)まで上昇させた後、温度を下げる操作をいう。本実施形態のように基板11上にシード層12が形成されている場合は、アニール温度として基板温度を適用することができる。アニール温度は、シード層12の結晶化温度よりも高い温度が好ましい。例えばドーパントが添加されていないTiO2の結晶化温度は約400℃であり、ドーパントが添加されると結晶化温度は低下する傾向がある。したがって、金属酸化物層12の抵抗を良好に低下させるうえで好ましいアニール温度は、ドーパントの種類にもよるが、300℃以上が好ましい。基板11の耐熱性、エネルギー削減、昇温時間の短縮等の点からはアニール温度が低い方が望ましい。アニール温度のより好ましい範囲は350〜850℃であり、350〜800℃がさらに好ましい。   The annealing in the present invention refers to an operation of raising the seed layer 12 to a predetermined temperature (annealing temperature) and then lowering the temperature. When the seed layer 12 is formed on the substrate 11 as in this embodiment, the substrate temperature can be applied as the annealing temperature. The annealing temperature is preferably higher than the crystallization temperature of the seed layer 12. For example, the crystallization temperature of TiO 2 to which no dopant is added is about 400 ° C., and when the dopant is added, the crystallization temperature tends to decrease. Therefore, a preferable annealing temperature for satisfactorily reducing the resistance of the metal oxide layer 12 depends on the kind of the dopant, but is preferably 300 ° C. or higher. In view of heat resistance of the substrate 11, energy reduction, shortening of temperature raising time, etc., a lower annealing temperature is desirable. A more preferable range of the annealing temperature is 350 to 850 ° C., and 350 to 800 ° C. is more preferable.

所定のアニール温度に保持する時間(アニール時間)は特に制限されない。アニール後に所望の特性が得られればよく、例えば1〜120分の範囲内で設定できる。その他の条件にもよるが、アニール時間は例えば1〜60分が好ましい。   The time for maintaining the predetermined annealing temperature (annealing time) is not particularly limited. What is necessary is just to obtain a desired characteristic after annealing, for example, it can set within the range of 1-120 minutes. Although depending on other conditions, the annealing time is preferably 1 to 60 minutes, for example.

このように基板11上にシード層12を形成した後、結晶成長ステップを行う。結晶成長ステップでは、シード層12上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させて導電層13を形成する。本実施形態では、酸化スズ系透明導電体として、例えばタングステン(W)又はタンタル(Ta)をドープさせたSnOを用いる。導電層13の形成方法としては、のシード層12の形成方法と同様に、例えばパルスレーザ堆積法、スパッタリング法等の物理気相蒸着(PVD)法や、MOCVD法等の化学気相蒸着(CVD)法、ゾルゲル法、化学溶液法等の溶液からの合成プロセスによる成膜法を用いて形成することができる。本実施形態においては、結晶構造としてルチル構造を有する物質を含むシード層12上に導電層13を成長させるため、導電層13の結晶は(001)軸方向に成長することになる。 After the seed layer 12 is thus formed on the substrate 11, a crystal growth step is performed. In the crystal growth step, the conductive layer 13 is formed by growing a crystal of a tin oxide based transparent conductor on the seed layer 12. In the present embodiment, SnO 2 doped with, for example, tungsten (W) or tantalum (Ta) is used as the tin oxide-based transparent conductor. As a method for forming the conductive layer 13, as in the method for forming the seed layer 12, for example, a physical vapor deposition (PVD) method such as a pulse laser deposition method or a sputtering method, or a chemical vapor deposition (CVD method such as an MOCVD method). ) Method, a sol-gel method, a chemical solution method, or the like. In this embodiment, since the conductive layer 13 is grown on the seed layer 12 containing a substance having a rutile structure as the crystal structure, the crystal of the conductive layer 13 grows in the (001) axis direction.

以上のように、本実施形態によれば、結晶構造におけるa軸長さが酸化スズ系材料に対応する物質を用いて基板11上に結晶成長を制御するシード層12を形成し、シード層12上に酸化スズ系透明導電体からなる導電層13の結晶を成長させることとしたので、シード層12によって結晶成長が制御されつつ結晶性の高い酸化スズ系透明導電体の導電層13を形成することができる。また、酸化スズ系透明導電体の結晶が高移動度となるため、高い赤外透明性が得られることになる。加えて、シード層12上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させることとしたので、単結晶基板を用いる必要が無く、コスト低減を図ることができる。これにより、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する導電体基板1を製造することができる。   As described above, according to the present embodiment, the seed layer 12 for controlling crystal growth is formed on the substrate 11 using a substance having an a-axis length corresponding to the tin oxide-based material in the crystal structure. Since the crystal of the conductive layer 13 made of a tin oxide-based transparent conductor is grown thereon, the conductive layer 13 of the tin oxide-based transparent conductor having high crystallinity is formed while the crystal growth is controlled by the seed layer 12. be able to. Moreover, since the crystal | crystallization of a tin oxide type transparent conductor becomes high mobility, high infrared transparency will be obtained. In addition, since the tin oxide transparent conductor crystal is grown on the seed layer 12, it is not necessary to use a single crystal substrate, and the cost can be reduced. Thereby, low resistance can be realized at low cost, and the conductive substrate 1 having transparency even in the infrared region can be manufactured.

また、本実施形態によれば、結晶構造におけるa軸長さが酸化スズ系材料と対応した物質を用いて、基板11上に結晶成長を制御するシード層12を形成し、シード層12上に酸化スズ系の透明の導電層13の結晶を成長させることとしたので、シード層12によって結晶成長が制御されつつ結晶性の高い酸化スズ系の導電層13を形成することができる。また、導電層13の結晶が高移動度となるように形成されるため、高い赤外透明性が得られることになる。加えて、シード層12上に導電層13を成長させることとしたので、単結晶基板を用いる必要が無く、コスト低減を図ることができる。これにより、赤外領域においても透明性を有する低抵抗の導電体基板を低コストで製造することができる。   In addition, according to the present embodiment, the seed layer 12 for controlling crystal growth is formed on the substrate 11 using a substance whose a-axis length in the crystal structure corresponds to the tin oxide-based material. Since the crystal of the tin oxide-based transparent conductive layer 13 is grown, the tin oxide-based conductive layer 13 having high crystallinity can be formed while the crystal growth is controlled by the seed layer 12. In addition, since the crystal of the conductive layer 13 is formed so as to have high mobility, high infrared transparency can be obtained. In addition, since the conductive layer 13 is grown on the seed layer 12, it is not necessary to use a single crystal substrate, and the cost can be reduced. Thereby, a low-resistance conductor substrate having transparency even in the infrared region can be manufactured at low cost.

本発明の技術範囲は実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
本発明の導電体基板1は適用範囲が広く、銅酸化物系の高温超電導体薄膜をテープ基板上に形成するための中間層の作製や、非晶質基板上への発光ダイオード、半導体レーザなどの薄膜デバイス形成などに用いることができる。また、透明導電体薄膜を用いた非晶質基板上への透明回路としても用いることができる。
The technical scope of the present invention is not limited to the embodiments, and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention.
The conductor substrate 1 of the present invention has a wide range of applications, such as the production of an intermediate layer for forming a copper oxide-based high-temperature superconductor thin film on a tape substrate, a light emitting diode, a semiconductor laser, etc. on an amorphous substrate. It can be used for forming a thin film device. It can also be used as a transparent circuit on an amorphous substrate using a transparent conductor thin film.

例えばガラスやプラスチック基板上への薄膜を形成することにより、一層のコストダウンを見込むことができる。例えば銅酸化物系の高温超電導体線材などに用いる場合、低コスト化によって得られる利益は大きいといえる。コストダウンに加えて、ガラスやプラスチック基板上での高機能薄膜デバイスを形成することができる。例えば酸化亜鉛系の発光ダイオードなどを形成することができ、更にはフレキシブルデバイスを実現させることができる。   For example, further cost reduction can be expected by forming a thin film on a glass or plastic substrate. For example, when it is used for a copper oxide-based high-temperature superconductor wire or the like, it can be said that the benefits obtained by cost reduction are great. In addition to cost reduction, a highly functional thin film device on a glass or plastic substrate can be formed. For example, a zinc oxide light emitting diode can be formed, and a flexible device can be realized.

のほかにも、例えばフラットパネルディスプレイ、太陽電池、タッチパネルなどの透明電極へ適用が考えられる。また、反射防止膜に用いられる電磁波の遮蔽、静電気により埃がつかないようにするフィルム、帯電防止膜、熱線反射ガラス、紫外線反射ガラスへ適用も考えられる。SiOからなる層とNbをドープしたTiO層とからなる多層膜を作製すれば反射防止膜としても適用できる。 Besides, for example, application to a transparent electrode such as a flat panel display, a solar cell, and a touch panel is conceivable. Further, it can be applied to the shielding of electromagnetic waves used for the antireflection film, a film that prevents dust from sticking due to static electricity, an antistatic film, heat ray reflective glass, and ultraviolet reflective glass. If a multilayer film composed of a layer made of SiO 2 and a TiO 2 layer doped with Nb is produced, it can also be applied as an antireflection film.

用途の例として、色素増感太陽電池の電極;ディスプレイパネル、有機ELパネル、発光素子、発光ダイオード(LED)、白色LEDやレーザの透明電極;面発光レーザの透明電極;照明装置;通信装置;特定の波長範囲だけ光を通すというアプリケーションも考えられる。   Examples of applications include dye-sensitized solar cell electrodes; display panels, organic EL panels, light-emitting elements, light-emitting diodes (LEDs), white LEDs and laser transparent electrodes; surface-emitting laser transparent electrodes; lighting devices; An application that allows light to pass through only a specific wavelength range is also conceivable.

さらに具体的な用途として次のものを挙げることができる。液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)における透明導電膜;カラーフィルタ部における透明導電性膜;EL(EL:Electro Luminescence)ディスプレイにおける透明導電性膜;プラズマディスプレイ(PDP)における透明導電膜;PDP光学フィルタ;電磁波遮蔽のための透明導電膜;近赤外線遮蔽のための透明導電膜;表面反射防止のための透明導電膜;色再現性の向上のための透明導電膜;破損対策のための透明導電膜;光学フィルタ;タッチパネル;抵抗膜式タッチパネル;電磁誘導式タッチパネル;超音波式タッチパネル;光学式タッチパネル;静電容量式タッチパネル;携帯情報端末向け抵抗膜式タッチパネル;ディスプレイと一体化したタッチパネル(インナータッチパネル);太陽電池;アモルファスシリコン(a−Si)系太陽電池;微結晶Si薄膜太陽電池;CIGS太陽電池;色素増感太陽電池(DSC);電子部品の静電気対策用透明導電材料;帯電防止用透明導電材;調光材料;調光ミラー;発熱体(面ヒーター、電熱ガラス);電磁波遮蔽ガラス。   Further specific applications can include the following. Transparent conductive film in a liquid crystal display (LCD); Transparent conductive film in a color filter part; Transparent conductive film in an EL (Electro Luminescence) display; Transparent conductive film in a plasma display (PDP); PDP optical filter Transparent conductive film for shielding electromagnetic waves; transparent conductive film for shielding near infrared; transparent conductive film for preventing surface reflection; transparent conductive film for improving color reproducibility; transparent conductive film for preventing damage Optical filter; touch panel; resistive touch panel; electromagnetic induction touch panel; ultrasonic touch panel; optical touch panel; capacitive touch panel; resistive touch panel for personal digital assistants; Panel]; solar cell; amorphous silicon (a-Si) solar cell; microcrystalline Si thin film solar cell; CIGS solar cell; dye-sensitized solar cell (DSC); transparent conductive material for static electricity countermeasures for electronic parts; Transparent conductive material; dimming material; dimming mirror; heating element (surface heater, electrothermal glass); electromagnetic wave shielding glass.

次に、本発明の実施例を説明する。
本実施例では、基板11としてガラス基板(コーニング1737無アルカリガラス)を用いた。シード層12としては、Ti1−xNby+2(膜厚10nm)を作製した。導電層13としては、WをドープしたSnOを作製した。導電層13については、PLD法を用いて室温で成膜した。成膜温度は600℃とし、酸素分圧を5mTorrとした。レーザの条件については、20mJ、2Hz、1hとした。
Next, examples of the present invention will be described.
In this example, a glass substrate (Corning 1737 non-alkali glass) was used as the substrate 11. The seed layer 12, to prepare a Ti 1-x Nb x O y + 2 ( film thickness 10 nm). As the conductive layer 13, SnO 2 doped with W was prepared. The conductive layer 13 was formed at room temperature using the PLD method. The film forming temperature was 600 ° C., and the oxygen partial pressure was 5 mTorr. The laser conditions were 20 mJ, 2 Hz, and 1 h.

図4は、Ti1−xNby+2における格子定数変化を示すグラフである。グラフの横軸はxの値を示しており、グラフの縦軸はc軸長さ、a軸長さ、及び、(c軸長さ)/(a軸長さ)をそれぞれ示している。図4からわかるように、Ti0.4Nb0.6の組成を用いることにより、a軸長さを対応させることが可能となる。 FIG. 4 is a graph showing changes in lattice constant in Ti 1-x Nb x O y + 2 . The horizontal axis of the graph indicates the value of x, and the vertical axis of the graph indicates the c-axis length, the a-axis length, and (c-axis length) / (a-axis length). As can be seen from FIG. 4, the a-axis length can be made to correspond by using the composition of Ti 0.4 Nb 0.6 O 2 .

図5は、形成されたTi1−xNby+2シード層12のXRD測定結果を示すグラフである。グラフの横軸は2θの値であり、グラフの縦軸はピークの大きさを示す相対値である。図5から、Ti1−xNby+2シード層12において、x=0.45のときに(002)軸方向に最も大きな配向を示していることがわかる。図6は、Ti1−xNby+2シード層のXRDパターンを示す写真である。図6の写真からも(002)軸に強い配向が認められる。 FIG. 5 is a graph showing an XRD measurement result of the formed Ti 1-x Nb x O y + 2 seed layer 12. The horizontal axis of the graph is a value of 2θ, and the vertical axis of the graph is a relative value indicating the size of the peak. FIG. 5 shows that the Ti 1-x Nb x O y + 2 seed layer 12 shows the largest orientation in the (002) axis direction when x = 0.45. FIG. 6 is a photograph showing an XRD pattern of a Ti 1-x Nb x O y + 2 seed layer. From the photograph in FIG. 6, a strong orientation is recognized in the (002) axis.

図7は、Ti1−xNby+2シード層12上に形成された導電層13の移動度を示すグラフである。グラフの横軸はxの値であり、グラフの縦軸は移動度である。図7に示すように、x=0.45において移動度の最高値136cm−1−1となった。なお、このときのキャリア密度は、1.4×1020cm−3であった。 FIG. 7 is a graph showing the mobility of the conductive layer 13 formed on the Ti 1-x Nb x O y + 2 seed layer 12. The horizontal axis of the graph is the value of x, and the vertical axis of the graph is the mobility. As shown in FIG. 7, the maximum value of mobility was 136 cm 2 V −1 s −1 at x = 0.45. The carrier density at this time was 1.4 × 10 20 cm −3 .

図8は、Ti1−xNby+2シード層12上に形成された導電層13におけるキャリア密度と移動度との関係を示すグラフである。グラフの横軸がキャリア密度であり、グラフの縦軸が移動度である。図8には2つの結果(1)及び(2)が示されている。2つの結果のうち、結果(1)は本実施例についての値である。また、結果(2)は、導電層13としてTaをドープしたSnOを用い、かつ、シード層12としてアナターゼTi1−xNby+2シード層を用いた場合の結果である。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between carrier density and mobility in the conductive layer 13 formed on the Ti 1-x Nb x O y + 2 seed layer 12. The horizontal axis of the graph is the carrier density, and the vertical axis of the graph is the mobility. FIG. 8 shows two results (1) and (2). Of the two results, result (1) is the value for this example. Further, the result (2) is a result when SnO 2 doped with Ta is used as the conductive layer 13 and an anatase Ti 1-x Nb x O y + 2 seed layer is used as the seed layer 12.

本実施例における結果(1)では、結果(2)に比べて、キャリア密度が低く、かつ、移動度が高い値を示している。このため、導電層13を太陽電池の電極として用いた場合、優れた電気的特性及び赤外光透過性が得られることになる。   In the result (1) in this example, the carrier density is lower and the mobility is higher than the result (2). For this reason, when the conductive layer 13 is used as an electrode of a solar cell, excellent electrical characteristics and infrared light transmittance can be obtained.

図9は、本実施例で得られた導電層13の光学特性を示すグラフである。グラフの横軸は光の波長を示しており、グラフの図中左側の縦軸は導電層13の光透過率を示しており、グラフの図中右側の縦軸は導電層13の光吸収率を示している。また、図9のグラフ(1)は光透過率を、グラフ(2)は光吸収率を示している。   FIG. 9 is a graph showing optical characteristics of the conductive layer 13 obtained in this example. The horizontal axis of the graph indicates the wavelength of light, the vertical axis on the left side of the graph indicates the light transmittance of the conductive layer 13, and the vertical axis on the right side of the graph indicates the light absorption rate of the conductive layer 13. Is shown. Moreover, the graph (1) of FIG. 9 has shown the light transmittance, and the graph (2) has shown the light absorption rate.

図9からわかるように、波長1400nmの光に対しては光吸収率3.5%と低い値を示している。また、波長が2450nmを超えるまで、光透過率が70%以上と高い値を示している。このため、導電層13を太陽電池の電極として用いた場合、優れた赤外光透過性が得られることになる。   As can be seen from FIG. 9, the light absorptance is as low as 3.5% for light having a wavelength of 1400 nm. Further, the light transmittance is as high as 70% or higher until the wavelength exceeds 2450 nm. For this reason, when the conductive layer 13 is used as an electrode of a solar cell, excellent infrared light transmittance can be obtained.

1…導電体基板 11…基板 12…シード層 13…導電層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conductive substrate 11 ... Substrate 12 ... Seed layer 13 ... Conductive layer

Claims (16)

基板と、
前記基板上に設けられ、結晶構造におけるa軸長さが酸化スズ系材料と対応した物質からなり、結晶成長を制御するシード層と、
前記シード層上に設けられ、酸化スズ系透明導電体の結晶からなる導電層と
を備えることを特徴とする導電体基板。
A substrate,
A seed layer provided on the substrate, the a-axis length in the crystal structure is made of a substance corresponding to the tin oxide-based material, and controls crystal growth;
A conductive substrate comprising: a conductive layer provided on the seed layer and made of a crystal of a tin oxide based transparent conductive material.
前記基板は、非晶質基板である
ことを特徴とする請求項1に記載の導電体基板。
The conductor substrate according to claim 1, wherein the substrate is an amorphous substrate.
前記基板は、ガラス基板である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の導電体基板。
The conductor substrate according to claim 1, wherein the substrate is a glass substrate.
前記シード層は、結晶構造としてルチル構造を有する物質を含む
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の導電体基板。
The conductor substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the seed layer includes a substance having a rutile structure as a crystal structure.
前記物質は、TiO、NbO、MgF及びSnOのうち少なくとも1つである
ことを特徴とする請求項4に記載の導電体基板。
The conductor substrate according to claim 4, wherein the substance is at least one of TiO 2 , NbO 2 , MgF 2, and SnO 2 .
前記酸化スズ系透明導電体の結晶は、(001)配向を有する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の導電体基板。
The conductor substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein the crystal of the tin oxide-based transparent conductor has a (001) orientation.
結晶構造におけるa軸長さが酸化スズ系材料と対応した物質を用いて、基板上に結晶成長を制御するシード層を形成するシード層形成ステップと、
前記シード層上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させる結晶成長ステップと
を含むことを特徴とする導電体基板の製造方法。
A seed layer forming step of forming a seed layer for controlling crystal growth on a substrate using a substance having an a-axis length corresponding to a tin oxide-based material in the crystal structure;
And a crystal growth step of growing a tin oxide based transparent conductor crystal on the seed layer.
前記シード層形成ステップは、パルスレーザ堆積法を用いて前記シード層を形成する
ことを特徴とする請求項7に記載の導電体基板の製造方法。
The said seed layer formation step forms the said seed layer using a pulse laser deposition method. The manufacturing method of the conductor substrate of Claim 7 characterized by the above-mentioned.
前記基板として、非晶質基板を用いる
ことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の導電体基板の製造方法。
The method for manufacturing a conductor substrate according to claim 7 or 8, wherein an amorphous substrate is used as the substrate.
前記基板として、ガラス基板を用いる
ことを特徴とする請求項7から請求項9のうちいずれか一項に記載の導電体基板の製造方法。
A glass substrate is used as the substrate. The method of manufacturing a conductor substrate according to any one of claims 7 to 9, wherein the substrate is a glass substrate.
前記シード層形成ステップは、前記シード層として結晶構造がルチル構造である物質を含む層を形成する
ことを特徴とする請求項7から請求項10のうちいずれか一項に記載の導電体基板の製造方法。
The said seed layer formation step forms the layer containing the substance whose crystal structure is a rutile structure as said seed layer. The conductor substrate as described in any one of Claims 7-10 characterized by the above-mentioned. Production method.
前記物質として、TiO、NbO、MgF及びSnOのうち少なくとも1つが用いられる
ことを特徴とする請求項11に記載の導電体基板の製造方法。
The method for manufacturing a conductor substrate according to claim 11, wherein at least one of TiO 2 , NbO 2 , MgF 2, and SnO 2 is used as the substance.
前記酸化スズ系透明導電体の結晶は、(001)配向を有する
ことを特徴とする請求項7から請求項12のうちいずれか一項に記載の導電体基板の製造方法。
The method for producing a conductor substrate according to any one of claims 7 to 12, wherein the tin oxide transparent conductor crystal has a (001) orientation.
請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の導電体基板を備えることを特徴とするデバイス。   A device comprising the conductor substrate according to any one of claims 1 to 6. 請求項14に記載のデバイスを備えることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the device according to claim 14. 請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の導電体基板を備えることを特徴とする太陽電池パネル。   A solar cell panel comprising the conductor substrate according to any one of claims 1 to 6.
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