JP2014097920A - Zinc oxide-based powder and method for producing zinc oxide-based sintered compact - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide zinc oxide-based powder capable of achieving hot isostatic pressure sintering in which the volatilization of zinc is suppressed, and capable of producing a sintered compact having high density, a method for producing a zinc oxide-based sintered compact, and a target.SOLUTION: Provided is zinc oxide-based powder having a tap density of 2.8 g/cmor higher obtained by mixing titanium carbide powder and fired zinc oxide powder having a tap density of 2.8 g/cmor higher. The fired zinc oxide powder containing the titanium carbide in such a manner that the ratio of the atomic number of titanium to the total metal atomic number reaches 0.2 to 5%, and having a tap density of 2.8 g/cmis obtained by firing raw material zinc oxide powder having a tap density of less than 2.8 g/cm.

Description

本発明は、スパッタリング法などにより酸化亜鉛系透明導電膜を安定して形成するために有用な酸化亜鉛系粉末、酸化亜鉛系焼結体の製造方法、およびそれらを用いたターゲットに関する。   The present invention relates to a zinc oxide-based powder useful for stably forming a zinc oxide-based transparent conductive film by sputtering or the like, a method for producing a zinc oxide-based sintered body, and a target using them.

透明導電膜は、可視光透過性と電気伝導性とを兼ね備えた膜であり、太陽電池、液晶表示素子、受光素子などの電極;自動車窓、建築用などの熱線反射膜;帯電防止膜;冷凍ショーケースにおける防曇用透明発熱体など、幅広い分野で利用されている。特に、低抵抗で導電性に優れた透明導電膜は、太陽電池、液晶表示素子(液晶、有機エレクトロルミネッセンス、無機エレクトロルミネッセンスなど)、タッチパネルなどに好適であることが知られている。   A transparent conductive film is a film having both visible light transmission and electrical conductivity, electrodes for solar cells, liquid crystal display elements, light receiving elements, etc .; heat ray reflective films for automobile windows, buildings, etc .; antistatic films; refrigeration It is used in a wide range of fields such as a transparent heating element for defogging in showcases. In particular, it is known that a transparent conductive film having low resistance and excellent conductivity is suitable for a solar cell, a liquid crystal display element (liquid crystal, organic electroluminescence, inorganic electroluminescence, etc.), a touch panel, and the like.

従来、透明導電膜としては、酸化インジウムに酸化錫を添加したITO膜が、利用されている。しかし、原料となるインジウムがレアメタルであり、資源量、価格などに問題があるため、ITO膜に代わる膜が求められている。
例えば、スパッタリング法による工業的製造も可能である酸化亜鉛系透明導電膜が注目されており、その導電性能を高めるべく研究が進められている。具体的には、非特許文献1では、導電性を高めるべくZnOに種々のドーパントをドープさせる試みが報告されている。その中で、現在、AZO(アルミニウムドープ酸化亜鉛)、GZO(ガリウムドープ酸化亜鉛)が優れた導電性を示すため実用的に使用されている。しかし、化学的耐久性に劣り、主に現在使用されているのが太陽電池用透明導電膜であり、特に近赤外領域の透過性が低いため、太陽電池の変換効率が低下してしまう大きな問題点がある。
Conventionally, an ITO film obtained by adding tin oxide to indium oxide has been used as the transparent conductive film. However, since indium as a raw material is a rare metal and there are problems in the amount of resources, price, and the like, a film that replaces the ITO film is required.
For example, a zinc oxide-based transparent conductive film that can be industrially manufactured by a sputtering method has attracted attention, and research is being conducted to improve its conductive performance. Specifically, Non-Patent Document 1 reports an attempt to dope various dopants into ZnO in order to increase conductivity. Among them, AZO (aluminum-doped zinc oxide) and GZO (gallium-doped zinc oxide) are currently used practically because they exhibit excellent conductivity. However, it is inferior in chemical durability and is mainly used for the transparent conductive film for solar cells that is currently used. Particularly, since the transparency in the near infrared region is low, the conversion efficiency of the solar cell is greatly reduced. There is a problem.

また、本発明者は、亜鉛に比べ化学的耐久性に優れ、ドーパントであるチタン源として4価の酸化チタン(TiO(IV))でなく、低原子価酸化チタンを用いれば、化学的耐久性の改良に有用なチタンの含有量を増やし得ることを見出している。さらに、低抵抗であり、太陽電池などの透明導電膜に有望な近赤外の透過性にも優れることを見出している(特許文献1参照)。
ところで、TiO(II)に代表される低原子価酸化チタンは、光触媒、顔料などに使用されるTiO(IV)と異なり汎用されておらず、用いるとコストが高くなる。そのため、透明導電膜がコスト面で問題とならないような特殊な用途に用いられる場合には問題にならないが、透明導電膜が汎用の用途に用いられる場合には、コスト面で不利になる場合がある。
In addition, the present inventor has excellent chemical durability compared to zinc, and if low-valent titanium oxide is used instead of tetravalent titanium oxide (TiO 2 (IV)) as a titanium source as a dopant, chemical durability is achieved. It has been found that the content of titanium useful for improving the properties can be increased. Furthermore, it has been found that it has low resistance and excellent near-infrared transmittance that is promising for transparent conductive films such as solar cells (see Patent Document 1).
By the way, low-valent titanium oxide typified by TiO (II) is not widely used unlike TiO 2 (IV) used for photocatalysts, pigments, and the like, and its cost increases when used. Therefore, there is no problem when the transparent conductive film is used for a special purpose that does not cause a problem in terms of cost. However, when the transparent conductive film is used for a general purpose, the cost may be disadvantageous. is there.

チタン源として、既に本発明者が見出している低原子価酸化チタン以外にも、硼化チタン、特許文献2に記載のように金属チタンも同様の特性が発現できる可能性があると考えられる。また、チタン源ではないが、酸化亜鉛系透明導電膜の構成元素である亜鉛またはアルミニウムを金属亜鉛または金属アルミニウムの形態にて導入することにより、多量の酸素欠損を導入することができると考えられる。
しかし、硼化チタンを用いると、焼結中に酸化硼素が生成する。この酸化硼素は融点および沸点が低く(融点:約450℃、沸点:約1860℃)、求められる最低限の密度を有する焼結体を得るために必要な焼結温度(少なくとも1000℃)では、溶融して蒸発しやすくなる。そのため、組成が不均一かつ低密度な焼結体となり、透明導電膜形成材料として用いるには不適切である。
In addition to the low-valence titanium oxide that the present inventors have already found as a titanium source, it is considered that titanium boride and metal titanium as described in Patent Document 2 may exhibit similar characteristics. Although not a titanium source, it is considered that a large amount of oxygen deficiency can be introduced by introducing zinc or aluminum, which is a constituent element of the zinc oxide-based transparent conductive film, in the form of metallic zinc or metallic aluminum. .
However, when titanium boride is used, boron oxide is generated during sintering. This boron oxide has a low melting point and low boiling point (melting point: about 450 ° C., boiling point: about 1860 ° C.), and at a sintering temperature (at least 1000 ° C.) necessary for obtaining a sintered body having the required minimum density, It is easy to melt and evaporate. Therefore, it becomes a sintered body having a non-uniform composition and a low density, and is inappropriate for use as a transparent conductive film forming material.

一方、金属チタンについては、均一かつ高密度な焼結体を得るために必要な平均粒径が1μm以下の1次粒子が存在しない。すなわち、市販されている金属チタンについて、1次粒子の最小粒径は約20μmであり、これを数μm程度の粒径に粉砕することは、粉じん爆発を起こし発火するおそれがある為か、工業的に使用する量の平均粒径が1μm以下の1次粒子を入手することができない。
また金属亜鉛または金属アルミニウムを導入する場合には、金属亜鉛(融点:419℃、沸点:930℃)および金属アルミニウム(融点:660℃、沸点:2060℃)は融点および沸点が低く、溶融して蒸発しやすい。そのため、焼結密度が低い多孔質性の焼結体が得られたり、溶融金属が流動して偏析(組成ムラ)したりする。
On the other hand, for titanium metal, there are no primary particles having an average particle size of 1 μm or less necessary for obtaining a uniform and high-density sintered body. That is, for commercially available titanium metal, the minimum primary particle size is about 20 μm, and pulverizing this to a particle size of about several μm may cause a dust explosion and ignite. Primary particles having an average particle size of 1 μm or less cannot be obtained.
When metallic zinc or metallic aluminum is introduced, metallic zinc (melting point: 419 ° C., boiling point: 930 ° C.) and metallic aluminum (melting point: 660 ° C., boiling point: 2060 ° C.) have a low melting point and boiling point and are melted. Evaporates easily. Therefore, a porous sintered body having a low sintered density is obtained, or the molten metal flows and segregates (uneven composition).

また、チタン源として炭化チタンを用いることも考えられる。この場合、炭化チタンが酸化チタン(TiO)に酸化されることを抑制するため、無加圧焼結では非酸化性雰囲気(不活性雰囲気、還元雰囲気など)中で焼結する必要がある。しかし、非酸化性雰囲気中で焼結すると、酸化亜鉛は還元されやすくより揮散しやすい金属亜鉛となるので、非酸化性雰囲気下で焼結体を製造する場合は、酸化性雰囲気下で製造する場合よりも、亜鉛の消失量が増すことになる。このように、亜鉛揮散の抑制は、無加圧焼結では物理的に実現できない。
亜鉛が揮散した部分は空孔が生じやすく、焼結体の密度低下を招くことになる。このような低密度の焼結体を用いてスパッタリングにて成膜すると、異常放電が発生しやすくなり安定して成膜できないという問題がある。
It is also conceivable to use titanium carbide as the titanium source. In this case, in order to suppress the oxidation of titanium carbide to titanium oxide (TiO 2 ), it is necessary to sinter in a non-oxidizing atmosphere (inert atmosphere, reducing atmosphere, etc.) in pressureless sintering. However, when sintered in a non-oxidizing atmosphere, zinc oxide becomes metal zinc that is easily reduced and more easily volatilized. Therefore, when manufacturing a sintered body in a non-oxidizing atmosphere, it is manufactured in an oxidizing atmosphere. The amount of zinc disappeared more than in the case. Thus, suppression of zinc volatilization cannot be physically realized by pressureless sintering.
In the portion where zinc has been volatilized, voids are likely to be generated, leading to a decrease in the density of the sintered body. When a film is formed by sputtering using such a low-density sintered body, abnormal discharge is likely to occur, and there is a problem that the film cannot be stably formed.

加圧焼結の場合、亜鉛の揮散を抑制できる可能性はある。しかし、一般的なホットプレス法では、原料粉末を成型加圧して焼結させるが、黒鉛製のダイスとパンチとの間にクリアランス(隙間)が存在するため、そのクリアランスから若干亜鉛が揮散する。また、通常の熱間等方加圧焼結(HIP)法(いわゆるカプセルフリーHIP法)を採用すると、バルク焼結体のさらなる高密度化が可能となる。
しかし、カプセルフリーHIP法は、原料として、ある程度高密度化(相対密度が90〜95%)されている焼結体(欠陥が外観と遮断されている閉気孔しか存在しない)を用いなければ、さらに閉気孔をつぶして緻密化することができない。したがって、ある程度高密度化された焼結体を得るために、予め焼結工程が別途必要であり、この焼結工程で亜鉛が揮散することになる。
In the case of pressure sintering, there is a possibility that the volatilization of zinc can be suppressed. However, in a general hot press method, raw material powder is molded and pressed and sintered. However, since there is a clearance (gap) between the graphite die and the punch, zinc is slightly evaporated from the clearance. Further, when a normal hot isostatic pressing (HIP) method (so-called capsule-free HIP method) is employed, the bulk sintered body can be further densified.
However, the capsule-free HIP method uses, as a raw material, a sintered body that has been densified to some extent (relative density is 90 to 95%) (there are only closed pores whose defects are blocked from the appearance). Furthermore, the closed pores cannot be crushed and densified. Therefore, in order to obtain a sintered body having a certain degree of density, a sintering step is separately required in advance, and zinc is volatilized in this sintering step.

そこで、別途の焼結工程が不要であり、亜鉛の揮散を抑制して高密度の焼結体を得ることができる焼結方法として、原料粉末を金属製の容器(カプセル)に充填し、気密封止して加圧焼結するカプセル熱間等方加圧焼結(カプセルHIP)法がある。
カプセルHIPは、焼結すべき粉末(原料粉末)を金属製の容器内に気密封止するので、亜鉛の揮散をほぼ0に抑えることができる唯一の方法である。しかし、カプセルHIPは、金属製容器ごと加圧に供するため、加圧による金属製容器の収縮率が大きい場合(すなわち、原料粉末の充填率が低い場合)、金属製容器が破裂する。金属製容器が破裂すると、原料粉末が飛散して焼結体が得られなくなる。
Therefore, as a sintering method that does not require a separate sintering step and can obtain a high-density sintered body by suppressing the volatilization of zinc, the raw material powder is filled into a metal container (capsule), There is a capsule hot isostatic pressing (capsule HIP) method in which sealing is performed and pressure sintering is performed.
Capsule HIP is the only method that can suppress the volatilization of zinc to almost zero because the powder to be sintered (raw material powder) is hermetically sealed in a metal container. However, since the capsule HIP is subjected to pressurization together with the metal container, when the shrinkage rate of the metal container due to pressurization is large (that is, when the filling rate of the raw material powder is low), the metal container bursts. When the metal container bursts, the raw material powder is scattered and a sintered body cannot be obtained.

ところで、市販の酸化亜鉛粉末を、原料粉末の主原料として用いる場合、充填率は高くても20%程度にしかならない。カプセルHIPを行う場合、一般に、金属製容器に充填した原料粉末の充填率を少なくとも50%にする必要があるため、市販の酸化亜鉛粉末を、そのまま原料粉末として使用することはできない。   By the way, when using commercially available zinc oxide powder as the main raw material of the raw material powder, the filling rate is only about 20% at the highest. When performing capsule HIP, since it is generally necessary to make the filling rate of the raw material powder filled in the metal container at least 50%, a commercially available zinc oxide powder cannot be used as the raw material powder as it is.

特開2011−190528号公報JP 2011-190528 A 特許第4982423号Patent No. 4984423

月刊ディスプレイ、1999年9月号、p10〜「ZnO系透明導電膜の動向」Monthly Display, September 1999, p10 “Trends in ZnO-based transparent conductive films”

本発明の課題は、亜鉛の揮散が抑制され、高密度の焼結体を作製することが可能なカプセル熱間等方加圧焼結を実現可能とする酸化亜鉛系粉末、ならびに実用に耐え得る導電性、優れた化学的耐久性および近赤外域高透過性を有する透明導電膜を成膜することができる酸化亜鉛系焼結体の製造方法およびターゲットを提供することにある。   An object of the present invention is to suppress the zinc volatilization and to produce a high-density sintered body. The zinc oxide-based powder that can realize hot isostatic pressing of capsules and can be practically used. An object of the present invention is to provide a method for producing a zinc oxide-based sintered body and a target capable of forming a transparent conductive film having conductivity, excellent chemical durability, and high near-infrared transmittance.

本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
(1)炭化チタン粉末と、2.8g/cm以上のタップ密度を有する焼成酸化亜鉛粉末とを混合して得られる、2.8g/cm以上のタップ密度を有する酸化亜鉛系粉末であって、全金属原子数に対してチタンの原子数の割合が0.2%以上5%以下となるように、前記炭化チタン粉末が含有され、前記2.8g/cm以上のタップ密度を有する焼成酸化亜鉛粉末が、2.8g/cm未満のタップ密度を有する原料酸化亜鉛粉末を焼成して得られることを特徴とする、2.8g/cm以上のタップ密度を有する酸化亜鉛系粉末。
(2)酸化ガリウム粉末、酸化アルミニウム粉末および炭化アルミニウム粉末からなる群より選択される少なくとも1種が、全金属原子数に対して、ガリウムまたはアルミニウムの原子数の割合が0.1%以上2.5%以下となるように、さらに含有される、(1)に記載の酸化亜鉛系粉末。
(3)炭化チタン粉末と、2.8g/cm未満のタップ密度を有する原料酸化亜鉛粉末との混合物を焼成して得られる、2.8g/cm以上のタップ密度を有する酸化亜鉛系粉末であって、全金属原子数に対してチタンの原子数の割合が0.2%以上5%以下となるように、前記炭化チタン粉末が含有されることを特徴とする、2.8g/cm以上のタップ密度を有する酸化亜鉛系粉末。
(4)前記混合物が、酸化ガリウム粉末、酸化アルミニウム粉末および炭化アルミニウム粉末からなる群より選択される少なくとも1種を、全金属原子数に対して、ガリウムまたはアルミニウムの原子数の割合が0.1%以上2.5%以下となるように、さらに含有する、(3)に記載の酸化亜鉛系粉末。
(5)前記焼成が、酸化性雰囲気中にて900〜1400℃で行われる、(1)または(2)に記載の酸化亜鉛系粉末。
(6)前記焼成が、非酸化性雰囲気中にて900〜1300℃で行われる、(1)〜(4)のいずれかに記載の酸化亜鉛系粉末。
(7)前記原料酸化亜鉛粉末が、0.5〜1.2g/cmのタップ密度を有する、(1)〜(6)のいずれかに記載の酸化亜鉛系粉末。
(8)上記(1)〜(7)のいずれかに記載の酸化亜鉛系粉末を金属製容器に充填し、カプセル熱間等方加圧焼結を行う工程を含む、酸化亜鉛系焼結体の製造方法。
(9)前記カプセル熱間等方加圧焼結における焼結温度が900〜1400℃であり、焼結体の相対密度を98%以上とする、(8)に記載の製造方法。
(10)前記カプセル熱間等方加圧焼結が、不活性ガス雰囲気下で行われる、(8)または(9)に記載の製造方法。
(11)前記カプセル熱間等方加圧焼結が、50MPa以上の圧力条件下で行われる、(8)〜(10)のいずれかに記載の製造方法。
(12)スパッタリング法、イオンプレーティング法、パルスレーザーデポジション(PLD)法またはエレクトロンビーム(EB)蒸着法による成膜に用いられるターゲットであって、(8)〜(11)のいずれかに記載の製造方法により得られた酸化亜鉛系焼結体を加工して得られるターゲット。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found a solution means having the following configuration, and has completed the present invention.
(1) and the titanium carbide powder, obtained by mixing the calcined zinc oxide powder having a 2.8 g / cm 3 or more tap density, a zinc oxide-based powder having a 2.8 g / cm 3 or more tap density The titanium carbide powder is contained so that the ratio of the number of titanium atoms to the total number of metal atoms is 0.2% or more and 5% or less, and has a tap density of 2.8 g / cm 3 or more. calcined zinc oxide powder, 2.8 g / cm 3 less than the raw material of zinc oxide powder having a tap density by firing, characterized in that it is obtained by, zinc oxide-based powder having a 2.8 g / cm 3 or more tap density .
(2) At least one selected from the group consisting of gallium oxide powder, aluminum oxide powder and aluminum carbide powder has a ratio of the number of atoms of gallium or aluminum of 0.1% or more to the total number of metal atoms. The zinc oxide-based powder according to (1), further contained so as to be 5% or less.
(3) and titanium carbide powder, obtained by calcining a mixture of raw material zinc oxide powder having a tap density less than 2.8 g / cm 3, a zinc oxide-based powder having a 2.8 g / cm 3 or more tap density The titanium carbide powder is contained such that the ratio of the number of titanium atoms to the total number of metal atoms is 0.2% or more and 5% or less, 2.8 g / cm A zinc oxide-based powder having a tap density of 3 or more.
(4) When the mixture is at least one selected from the group consisting of gallium oxide powder, aluminum oxide powder, and aluminum carbide powder, the ratio of the number of gallium or aluminum atoms to the total number of metal atoms is 0.1. The zinc oxide-based powder according to (3), further contained so as to be not less than 2.5% and not more than 2.5%.
(5) The zinc oxide-based powder according to (1) or (2), wherein the firing is performed at 900 to 1400 ° C. in an oxidizing atmosphere.
(6) The zinc oxide-based powder according to any one of (1) to (4), wherein the firing is performed at 900 to 1300 ° C. in a non-oxidizing atmosphere.
(7) The zinc oxide-based powder according to any one of (1) to (6), wherein the raw material zinc oxide powder has a tap density of 0.5 to 1.2 g / cm 3 .
(8) A zinc oxide-based sintered body including a step of filling a metal container with the zinc oxide-based powder according to any one of (1) to (7) and performing capsule hot isostatic pressing sintering Manufacturing method.
(9) The production method according to (8), wherein a sintering temperature in the capsule hot isostatic pressing is 900 to 1400 ° C., and a relative density of the sintered body is 98% or more.
(10) The manufacturing method according to (8) or (9), wherein the capsule hot isostatic pressing is performed in an inert gas atmosphere.
(11) The manufacturing method according to any one of (8) to (10), wherein the capsule hot isostatic pressing is performed under a pressure condition of 50 MPa or more.
(12) A target used for film formation by a sputtering method, an ion plating method, a pulse laser deposition (PLD) method, or an electron beam (EB) vapor deposition method, which is described in any one of (8) to (11) A target obtained by processing a zinc oxide-based sintered body obtained by the above manufacturing method.

本発明によれば、酸化亜鉛系粉末のタップ密度が2.8g/cm以上であるので、この酸化亜鉛系粉末を金属製容器に充填して、酸化亜鉛系粉末の充填率を50%以上とすることができる。したがって、カプセル熱間等方加圧焼結を行っても、金属製容器が破裂せず、亜鉛の揮散も抑制され、原料である酸化亜鉛系粉末の組成と焼結体の組成とがほぼ同じである高密度の酸化亜鉛系焼結体を得ることができる。この酸化亜鉛系焼結体を用いることにより、成膜中にほとんど異常放電が発生することなく、安定して再現性よく成膜することができる。得られた透明導電膜は、実用に耐え得る導電性、優れた化学的耐久性および近赤外域高透過性を有する。さらに、高価なインジウムおよび低原子価酸化チタンを使用していないため、大幅なコスト削減も可能であり、希少金属でかつ毒性を有するインジウムを必須としないという利点も有するので、工業的に極めて有用である。 According to the present invention, since the tap density of the zinc oxide-based powder is 2.8 g / cm 3 or more, the zinc oxide-based powder is filled in a metal container, and the filling rate of the zinc oxide-based powder is 50% or more. It can be. Therefore, even if capsule hot isostatic pressing is performed, the metal container does not rupture, the volatilization of zinc is suppressed, and the composition of the raw material zinc oxide powder and the composition of the sintered body are almost the same. A high-density zinc oxide-based sintered body can be obtained. By using this zinc oxide-based sintered body, it is possible to form a film stably and with good reproducibility with almost no abnormal discharge occurring during film formation. The obtained transparent conductive film has conductivity that can withstand practical use, excellent chemical durability, and high near-infrared transmittance. Furthermore, since expensive indium and low-valent titanium oxide are not used, significant cost reduction is possible, and it has the advantage of not requiring rare metals and toxic indium, so it is extremely useful industrially. It is.

(a)は実施例1における焼成後の酸化亜鉛粉末(焼成酸化亜鉛粉末)のSEM写真(倍率:10倍)であり、(b)は(a)の倍率を変えたSEM写真(倍率:5000倍)である。(A) is the SEM photograph (magnification: 10 times) of the zinc oxide powder (baked zinc oxide powder) after baking in Example 1, (b) is the SEM photograph (magnification: 5000) which changed the magnification of (a). Times). (a)は実施例1における焼成前の酸化亜鉛粉末のSEM写真(倍率:5000倍)であり、(b)は(a)の倍率を変えたSEM写真(倍率:30000倍)である。(A) is a SEM photograph (magnification: 5000 times) of the zinc oxide powder before firing in Example 1, and (b) is an SEM photograph (magnification: 30000 times) with the magnification of (a) changed.

(酸化亜鉛系粉末)
本発明に係る酸化亜鉛系粉末は、炭化チタン粉末と、2.8g/cm以上のタップ密度を有する焼成酸化亜鉛粉末とを混合して得られる、2.8g/cm以上のタップ密度を有する酸化亜鉛系粉末であり、全金属原子数に対してチタンの原子数の割合が0.2%以上5%以下となるように、前記炭化チタン粉末が含有され、前記2.8g/cm以上のタップ密度を有する焼成酸化亜鉛粉末が、2.8g/cm未満のタップ密度を有する原料酸化亜鉛粉末を焼成して得られるものである。以下、この酸化亜鉛系粉末を「第1の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末」と記載する場合がある。
(Zinc oxide powder)
Zinc oxide-based powder according to the present invention, the titanium carbide powder, obtained by mixing the calcined zinc oxide powder having a 2.8 g / cm 3 or more tap density, the 2.8 g / cm 3 or more tap density The titanium carbide powder contains the titanium carbide powder so that the ratio of the number of titanium atoms to the total number of metal atoms is 0.2% or more and 5% or less, and the 2.8 g / cm 3 The fired zinc oxide powder having the above tap density is obtained by firing the raw material zinc oxide powder having a tap density of less than 2.8 g / cm 3 . Hereinafter, this zinc oxide-based powder may be referred to as “zinc oxide-based powder according to the first embodiment”.

炭化チタン粉末は特に限定されないが、99質量%以上の純度を有するものが好ましく、例えば、市販の炭化チタン粉末が使用される。炭化チタン粉末の平均粒径は、特に限定されないが、好ましくは0.02μm以上5μm以下である。粒径が大きい炭化チタン粉末の場合、粉砕してから用いてもよい。BET比表面積については、特に限定されない。
炭化チタン粉末は、通常1.6〜1.8g/cm程度のタップ密度を有している。炭化チタン粉末の含有量は後述のように少量であり、得られる酸化亜鉛系粉末のタップ密度にほとんど影響を及ぼさないため、炭化チタン粉末のタップ密度は特に限定されない。
The titanium carbide powder is not particularly limited, but preferably has a purity of 99% by mass or more. For example, commercially available titanium carbide powder is used. The average particle diameter of the titanium carbide powder is not particularly limited, but is preferably 0.02 μm or more and 5 μm or less. In the case of titanium carbide powder having a large particle size, it may be used after being pulverized. The BET specific surface area is not particularly limited.
The titanium carbide powder usually has a tap density of about 1.6 to 1.8 g / cm 3 . The content of the titanium carbide powder is small as will be described later, and has almost no influence on the tap density of the resulting zinc oxide-based powder, so the tap density of the titanium carbide powder is not particularly limited.

上述のように、本発明者は、チタン源として低原子価酸化チタン(例えば、TiO(II)など)を用いると、低抵抗化に有効であることを見出している。低原子価酸化チタンを用いると、焼結体中に安定して多量に酸素欠損を導入でき、酸素欠損由来のキャリア電子が導電性に寄与すると推察される。炭化チタンは、分子内に炭素を有しており、この炭素が原料に存在する酸素を焼結中に捕捉し、COまたはCOとして系外に放出するため、焼結体中に多量の酸素欠損状態を導入することができる。
さらに、スパッタリングにおける成膜の際、チャンバー内の微量酸素は、プラズマ放電安定性に悪影響を及ぼす。炭化チタンは、分子内の炭素がチャンバー内の微量の吸着酸素などを補足し(吸着酸素を還元し)、COまたはCOとして系外に放出するため、チャンバー内の微量な酸素を除去する役割も果たす。
As described above, the present inventors have found that using low-valent titanium oxide (for example, TiO (II)) as a titanium source is effective for reducing the resistance. When low-valent titanium oxide is used, it is presumed that oxygen vacancies can be stably introduced in a large amount into the sintered body, and carrier electrons derived from oxygen vacancies contribute to conductivity. Titanium carbide has carbon in the molecule, and this carbon captures oxygen present in the raw material during sintering and releases it out of the system as CO or CO 2. A deficient state can be introduced.
Furthermore, during film formation in sputtering, a trace amount of oxygen in the chamber adversely affects plasma discharge stability. Titanium carbide removes a small amount of oxygen in the chamber because carbon in the molecule captures a small amount of adsorbed oxygen in the chamber (reducing adsorbed oxygen) and releases it as CO or CO 2 to the outside of the system. Also fulfills.

第1の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末には、炭化チタンが、全金属原子数に対してチタンの原子数の割合が0.2%以上5%以下となるように含有される。このような割合で炭化チタンが含有されると、カプセル熱間等方加圧法(以下、「カプセルHIP法」と記載する場合がある)により焼成しても、亜鉛が揮発することなく、チタン原子数の割合がこの範囲内である組成の酸化亜鉛系焼結体を製造することができる。このような酸化亜鉛系焼結体を用いて成膜すると、優れた化学的耐久性、導電性および透明性を有する透明導電膜が得られる。
第1の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末において、炭化チタンは、全金属原子数に対してチタンの原子数の割合が、好ましくは0.5〜4.0%、より好ましくは0.7〜3.5%となるように含有される。
In the zinc oxide-based powder according to the first embodiment, titanium carbide is contained so that the ratio of the number of titanium atoms to the total number of metal atoms is 0.2% or more and 5% or less. When titanium carbide is contained in such a proportion, zinc atoms do not volatilize even when baked by a capsule hot isostatic pressing method (hereinafter sometimes referred to as “capsule HIP method”). A zinc oxide-based sintered body having a composition in which the number ratio is within this range can be produced. When a film is formed using such a zinc oxide-based sintered body, a transparent conductive film having excellent chemical durability, conductivity and transparency can be obtained.
In the zinc oxide-based powder according to the first embodiment, the titanium carbide has a ratio of the number of titanium atoms to the total number of metal atoms, preferably 0.5 to 4.0%, more preferably 0.7 to It is contained so as to be 3.5%.

原料酸化亜鉛粉末は、上記のように、2.8g/cm未満のタップ密度を有し、好ましくは0.5〜1.2g/cmである。市販の酸化亜鉛粉末は、粒子サイズおよび粒度分布によって多少の差はあるが、1.12g/cm以下のタップ密度を有することが多い。タップ密度が2.8g/cm未満であれば、原料酸化亜鉛粉末は、焼成履歴があってもよい。なお、酸化亜鉛の理論密度(タップ密度の上限)は、5.6g/cmである。
本発明におけるタップ密度とは、JIS K5101に基づき、一定容積の容器に粉末を自然落下により目一杯充填した後、さらに該容器に一定の振動(タッピング)による衝撃を加え、粉末の体積変化がなくなったときの単位体積当たりの粉末の質量と定義する。なお、一定容積の容器に粉末を自然落下により目一杯充填し、その内容積を体積としたときの単位体積当たりの粉末の質量を嵩密度といい、一般的にタップ密度は、嵩密度の1.1〜1.3倍程度の値となる。
Raw zinc oxide powder, as described above, has a tap density of less than 2.8 g / cm 3, preferably 0.5 to 1.2 g / cm 3. Commercially available zinc oxide powders have a tap density of 1.12 g / cm 3 or less, although there are some differences depending on the particle size and particle size distribution. If the tap density is less than 2.8 g / cm 3 , the raw material zinc oxide powder may have a firing history. In addition, the theoretical density (upper limit of tap density) of zinc oxide is 5.6 g / cm 3 .
The tap density in the present invention is based on JIS K5101. After filling a container with a certain volume with powder by natural dropping, the container is further subjected to a constant vibration (tapping), and the volume change of the powder is eliminated. It is defined as the mass of the powder per unit volume. Note that the powder mass per unit volume when the container is filled with powder by a natural drop and the inner volume is the volume is called the bulk density. Generally, the tap density is 1% of the bulk density. The value is about 1 to 1.3 times.

原料酸化亜鉛粉末としては、通常、ウルツ鉱構造を有するZnOなどの粉末が用いられ、さらにこのZnOを予め不活性雰囲気や還元雰囲気で焼成して酸素欠損を生じさせたものを用いてもよい。原料酸化亜鉛粉末の純度は特に限定されず、例えば99質量%以上の純度を有するものが好ましい。
原料酸化亜鉛粉末の平均粒径は特に限定されず、例えば0.02μm以上5μm以下であることが好ましい。BET比表面積は、特に限定されない。
As the raw material zinc oxide powder, a powder such as ZnO having a wurtzite structure is usually used, and further, this ZnO may be previously fired in an inert atmosphere or a reducing atmosphere to generate oxygen deficiency. The purity of the raw material zinc oxide powder is not particularly limited, and for example, a material having a purity of 99% by mass or more is preferable.
The average particle diameter of the raw material zinc oxide powder is not particularly limited, and is preferably 0.02 μm or more and 5 μm or less, for example. The BET specific surface area is not particularly limited.

本発明に用いられる2.8g/cm以上のタップ密度を有する焼成酸化亜鉛粉末は、上記原料酸化亜鉛粉末を焼成して得られる。例えば、原料酸化亜鉛粉末を焼成後、ジョージクラッシャー、ロールクラッシャー、スタンプミル、ハンマーミル、乳鉢など公知の方法で解砕して粉末にすればよい。 The fired zinc oxide powder having a tap density of 2.8 g / cm 3 or more used in the present invention is obtained by firing the raw material zinc oxide powder. For example, the raw zinc oxide powder may be baked and then pulverized into a powder by a known method such as a George crusher, a roll crusher, a stamp mill, a hammer mill, or a mortar.

原料酸化亜鉛粉末の焼成条件は、特に限定されない。焼成温度は通常900〜1400℃程度である。焼成温度がこの範囲内であれば、酸化亜鉛が還元されて金属亜鉛が析出したり、亜鉛が揮発したりすることなく、粒成長を十分に進行させることができ、2.8g/cm以上のタップ密度を有する焼成酸化亜鉛粉末が得られる。焼成に用いる装置は特に限定されず、縦型電気炉、管状炉、マッフル炉、チューブ炉、炉床昇降式電気炉、ボックス型電気炉などが挙げられる。 The firing conditions of the raw material zinc oxide powder are not particularly limited. The firing temperature is usually about 900 to 1400 ° C. When the firing temperature is within this range, the zinc oxide is reduced and the metal zinc is not precipitated or the zinc is not volatilized, so that the grain growth can sufficiently proceed and 2.8 g / cm 3 or more. A calcined zinc oxide powder having a tap density of is obtained. The apparatus used for baking is not specifically limited, A vertical electric furnace, a tubular furnace, a muffle furnace, a tube furnace, a hearth raising / lowering electric furnace, a box type electric furnace, etc. are mentioned.

また、焼成時間は通常8〜24時間程度であり、好ましくは10〜15時間程度である。焼成時間が8時間未満の場合、焼結が不十分となるおそれがありタップ密度が向上しないことがある。一方、焼成時間が24時間を超えても、それ以上タップ密度は向上せず、コスト面で好ましくない。   The firing time is usually about 8 to 24 hours, preferably about 10 to 15 hours. If the firing time is less than 8 hours, sintering may be insufficient and the tap density may not be improved. On the other hand, even if the firing time exceeds 24 hours, the tap density is not further improved, which is not preferable in terms of cost.

焼成温度および焼成時間がこのような範囲内であれば、酸化亜鉛が熱分解を起こして揮散するのを抑制し、粒成長を十分に進行させることができ、タップ密度が2.8g/cm以上、通常3.3〜5.6g/cmである酸化亜鉛系粉末とすることができる。特に、焼成温度は上記範囲内であれば高いほど好ましく、粒子間で固相焼結が進行して粒成長が生じ、粒子サイズが平均的に大きくなる。その結果、粒子サイズの分布が広くなるため、大きな粒子の隙間に小さな粒子が入り、粒子を充填した際に単位体積当たりの粒子間の隙間が減少し、タップ密度の向上に繋がる。 If the firing temperature and firing time are within such ranges, zinc oxide can be prevented from pyrolysis and volatilization, grain growth can be sufficiently advanced, and the tap density is 2.8 g / cm 3. As mentioned above, it can be set as the zinc oxide type powder which is 3.3-5.6 g / cm < 3 > normally. In particular, the firing temperature is preferably as high as possible within the above range, and solid-phase sintering proceeds between the particles, grain growth occurs, and the particle size increases on average. As a result, since the particle size distribution becomes wide, small particles enter the gaps between the large particles, and when the particles are filled, the gaps between the particles per unit volume are reduced, leading to an improvement in tap density.

焼成する際の雰囲気は、酸化性雰囲気(例えば、大気雰囲気、酸化雰囲気など)であっても、非酸化性雰囲気(例えば、不活性雰囲気、還元雰囲気、真空など)であってもよく、大気雰囲気中で焼成するのが好ましい。
焼成は、酸化性雰囲気の場合、好ましくは900〜1400℃、より好ましくは1000〜1300℃で行われ、非酸化性雰囲気の場合、好ましくは900〜1300℃、より好ましくは920〜1200℃で行われる。
The atmosphere at the time of firing may be an oxidizing atmosphere (eg, air atmosphere, oxidizing atmosphere, etc.) or a non-oxidizing atmosphere (eg, inert atmosphere, reducing atmosphere, vacuum, etc.). It is preferable to bake in.
Firing is preferably performed at 900 to 1400 ° C., more preferably 1000 to 1300 ° C. in an oxidizing atmosphere, and preferably 900 to 1300 ° C., more preferably 920 to 1200 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. Is called.

酸化雰囲気としては、例えば、大気よりも酸素濃度が高い雰囲気などが挙げられる。
不活性雰囲気としては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素などの雰囲気が挙げられる。
還元性雰囲気としては、例えば、水素、一酸化炭素、硫化水素、二酸化硫黄などの雰囲気が挙げられる。
Examples of the oxidizing atmosphere include an atmosphere having a higher oxygen concentration than the air.
As an inert atmosphere, atmospheres, such as nitrogen, argon, helium, neon, a carbon dioxide, are mentioned, for example.
Examples of the reducing atmosphere include hydrogen, carbon monoxide, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, and the like.

このようにして得られた焼成酸化亜鉛粉末は、2.8g/cm以上、好ましくは3.3〜5.6g/cmのタップ密度を有する。この焼成酸化亜鉛粉末と上記炭化チタン粉末とを混合して得られる酸化亜鉛系粉末(第1の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末)は、金属製容器に多く充填されるため、充填率を50%以上とすることができる。特に、酸化亜鉛系粉末が、3.3〜5.6g/cmのタップ密度を有する場合、より多くの粉末を充填することができ、かつカプセルHIP焼結後の金属製容器が対称に収縮するため加工しやすくなる。 Firing the zinc oxide powder obtained in this way, 2.8 g / cm 3 or more, preferably a tap density of 3.3~5.6g / cm 3. A large amount of the zinc oxide powder obtained by mixing the calcined zinc oxide powder and the titanium carbide powder (the zinc oxide powder according to the first embodiment) is filled in a metal container. % Or more. In particular, when the zinc oxide powder has a tap density of 3.3 to 5.6 g / cm 3 , more powder can be filled, and the metal container after capsule HIP sintering contracts symmetrically. This makes it easier to process.

さらに、充填率を50%以上にすることができるため、カプセルHIP法による金属製容器の収縮率を50%以下にすることができる。したがって、金属製容器を破壊することなく酸化亜鉛系粉末を加圧焼結でき、原料酸化亜鉛系粉末由来の亜鉛の揮発を抑制した高密度の酸化亜鉛系焼結体を得ることができる。
ここで、充填率とは、理論的にカプセルHIP後に焼結体が理論密度に到達したとし、得られた焼結体の理論密度に対する、焼結体の原料である酸化亜鉛系粉末のタップ密度の割合である。
Furthermore, since the filling rate can be 50% or more, the shrinkage rate of the metal container by the capsule HIP method can be 50% or less. Therefore, the zinc oxide powder can be sintered under pressure without destroying the metal container, and a high-density zinc oxide sintered body that suppresses volatilization of zinc derived from the raw material zinc oxide powder can be obtained.
Here, the filling rate is theoretically assumed that the sintered body has reached the theoretical density after the capsule HIP, and the tap density of the zinc oxide-based powder that is the raw material of the sintered body with respect to the theoretical density of the obtained sintered body. Is the ratio.

また、金属製容器の収縮率は、下記式を用いて求められる。
金属製容器の収縮率(%)=[1−(カプセルHIP後の金属製容器の内容積/カプセルHIP前の金属製容器の内容積)]×100
Moreover, the shrinkage rate of the metal container is obtained using the following formula.
Shrinkage ratio (%) of metal container = [1− (inner volume of metal container after capsule HIP / inner volume of metal container before capsule HIP)] × 100

第1の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末には、さらなる低抵抗化を目的として、酸化ガリウム粉末、酸化アルミニウム粉末および炭化アルミニウム粉末からなる群より選択される少なくとも1種(以下、「酸化ガリウム粉末など」と省略して記載する場合がある)を添加してもよい。   The zinc oxide-based powder according to the first embodiment has at least one selected from the group consisting of gallium oxide powder, aluminum oxide powder and aluminum carbide powder for the purpose of further reducing resistance (hereinafter referred to as “gallium oxide powder”). May be abbreviated as “, etc.”).

酸化ガリウム(Ga)粉末、酸化アルミニウム(Al)粉末、および炭化アルミニウム(Al)粉末は、99質量%以上の純度を有するものが好ましく、例えば市販のものが使用される。酸化ガリウム粉末などの平均粒径は、特に限定されないが、5μm以下であることが好ましい。なお、酸化ガリウム粉末などの含有量は、後述のように少量であり、得られる酸化亜鉛系粉末のタップ密度にほとんど影響を及ぼさないため、酸化ガリウム粉末などのタップ密度は特に限定されない。
酸化ガリウム粉末、酸化アルミニウム粉末および炭化アルミニウム粉末からなる群より選択される少なくとも1種は、ガリウムまたはアルミニウムの原子数の割合が0.1%以上2.5%以下となるように含有される。好ましくは0.3〜2.3%であり、より好ましくは0.5〜2%である。
The gallium oxide (Ga 2 O 3 ) powder, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder, and aluminum carbide (Al 4 C 3 ) powder preferably have a purity of 99% by mass or more. For example, commercially available products are used. Is done. The average particle diameter of the gallium oxide powder or the like is not particularly limited, but is preferably 5 μm or less. In addition, since content of gallium oxide powder etc. is a small amount as will be described later and does not substantially affect the tap density of the obtained zinc oxide powder, the tap density of gallium oxide powder etc. is not particularly limited.
At least one selected from the group consisting of gallium oxide powder, aluminum oxide powder and aluminum carbide powder is contained so that the ratio of the number of atoms of gallium or aluminum is 0.1% or more and 2.5% or less. Preferably it is 0.3 to 2.3%, more preferably 0.5 to 2%.

ガリウムまたはアルミニウムの原子数の割合が0.1%未満の場合、導電性の向上効果が不十分となる。一方、2.5%を超える場合、ガリウムまたはアルミニウムが亜鉛サイトに置換固溶しきれなくなり、結晶粒界に析出して導電性の低下または透過率の低下を招くこととなる。なお、酸化ガリウム粉末、酸化アルミニウム粉末および炭化アルミニウム粉末は2種以上を併用してもよく、その場合、トータル量で0.1%以上2.5%以下となればよい。   When the ratio of the number of atoms of gallium or aluminum is less than 0.1%, the effect of improving conductivity is insufficient. On the other hand, when it exceeds 2.5%, gallium or aluminum cannot be completely substituted and dissolved in the zinc site, and precipitates at the crystal grain boundary, leading to a decrease in conductivity or a decrease in transmittance. Two or more kinds of gallium oxide powder, aluminum oxide powder and aluminum carbide powder may be used in combination, and in that case, the total amount may be 0.1% or more and 2.5% or less.

炭化チタン粉末と特定の焼成酸化亜鉛粉末との混合方法は、湿式混合であっても、乾式混合であってもよい。混合は、具体的には、パウミキサー、ヘンシエルミキサー、ナウターミキサー、リボンミキサー、一軸撹拌機、二軸撹拌機などを用いて行われる。   The mixing method of the titanium carbide powder and the specific calcined zinc oxide powder may be wet mixing or dry mixing. Specifically, the mixing is performed using a pow mixer, a Hensiel mixer, a Nauter mixer, a ribbon mixer, a uniaxial stirrer, a biaxial stirrer, or the like.

第1の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末は、上述のように、炭化チタンと、原料酸化亜鉛粉末を予め焼成して得られる特定の焼成酸化亜鉛粉末と、必要に応じて酸化ガリウム粉末または酸化アルミニウム粉末とを混合して得られる。
ところで、本発明の酸化亜鉛系粉末は、炭化チタンと、原料酸化亜鉛粉末と、必要に応じて酸化ガリウム粉末などとの混合物を焼成しても得られる。
As described above, the zinc oxide-based powder according to the first embodiment includes titanium carbide, a specific calcined zinc oxide powder obtained by calcining a raw material zinc oxide powder in advance, and a gallium oxide powder or an oxidation as required. It is obtained by mixing with aluminum powder.
By the way, the zinc oxide-based powder of the present invention can also be obtained by firing a mixture of titanium carbide, raw material zinc oxide powder and, if necessary, gallium oxide powder.

すなわち、本発明に係る他の酸化亜鉛系粉末は、炭化チタン粉末と、2.8g/cm未満のタップ密度を有する原料酸化亜鉛粉末との混合物を焼成して得られる、2.8g/cm以上のタップ密度を有する酸化亜鉛系粉末であり、全金属原子数に対してチタンの原子数の割合が0.2%以上5%以下となるように、前記炭化チタン粉末が含有される。以下、この酸化亜鉛系粉末を「第2の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末」と記載する場合がある。
第2の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末にも、さらなる低抵抗化を目的として、酸化ガリウム粉末、酸化アルミニウム粉末および炭化アルミニウム粉末からなる群より選択される少なくとも1種を添加してもよい。
That is, another zinc oxide-based powder according to the present invention is 2.8 g / cm obtained by firing a mixture of titanium carbide powder and raw material zinc oxide powder having a tap density of less than 2.8 g / cm 3. It is a zinc oxide powder having a tap density of 3 or more, and the titanium carbide powder is contained so that the ratio of the number of titanium atoms to the total number of metal atoms is 0.2% or more and 5% or less. Hereinafter, this zinc oxide-based powder may be referred to as “zinc oxide-based powder according to the second embodiment”.
To the zinc oxide powder according to the second embodiment, at least one selected from the group consisting of gallium oxide powder, aluminum oxide powder, and aluminum carbide powder may be added for the purpose of further reducing resistance.

第2の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末に用いられる炭化チタン粉末、原料酸化亜鉛粉末、および必要に応じて用いられる酸化ガリウム粉末などは、上述の通りである。
第2の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末は、これらの粉末を上述の湿式混合または乾式混合によって混合し、得られた混合物を焼成して得られる。特に、第2の実施態様において、焼成は、上述の非酸化性雰囲気中で行うのが好ましい。焼成を酸化性雰囲気中で行うと、炭化チタンが酸化チタンに酸化されるためである。得られた焼結体を、例えば、ジョージクラッシャー、ロールクラッシャー、スタンプミル、ハンマーミル、乳鉢など公知の方法で解砕して粉末にすればよい。
The titanium carbide powder used for the zinc oxide powder according to the second embodiment, the raw material zinc oxide powder, and the gallium oxide powder used as necessary are as described above.
The zinc oxide-based powder according to the second embodiment is obtained by mixing these powders by the above-described wet mixing or dry mixing and firing the resulting mixture. In particular, in the second embodiment, firing is preferably performed in the non-oxidizing atmosphere described above. This is because titanium carbide is oxidized to titanium oxide when firing is performed in an oxidizing atmosphere. The obtained sintered body may be pulverized into a powder by a known method such as a George crusher, a roll crusher, a stamp mill, a hammer mill, or a mortar.

第2の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末を、カプセルHIP法により焼成しても、亜鉛が揮発することなく、チタン原子数の割合がこの範囲内である組成の酸化亜鉛系焼結体を製造することができる。このような酸化亜鉛系焼結体を用いて成膜すると、優れた化学的耐久性、導電性および透明性を有する透明導電膜が得られる。   Even when the zinc oxide powder according to the second embodiment is fired by the capsule HIP method, the zinc oxide does not volatilize and a zinc oxide sintered body having a composition in which the ratio of the number of titanium atoms is within this range is manufactured. can do. When a film is formed using such a zinc oxide-based sintered body, a transparent conductive film having excellent chemical durability, conductivity and transparency can be obtained.

(酸化亜鉛系焼結体の製造方法)
本発明に係る酸化亜鉛系焼結体の製造方法は、上述の酸化亜鉛系粉末(第1または第2の実施態様に係る酸化亜鉛系粉末)を金属製容器に充填した後、カプセル熱間等方加圧(カプセルHIP)焼結を行うことで、酸化亜鉛系焼結体を製造する方法である。このカプセルHIP焼結は、酸化亜鉛系粉末を、閉鎖空間内に充填(すなわち、金属製容器内に真空封止により充填)して行われるため、亜鉛の揮散が抑制され、得られる酸化亜鉛系焼結体と仕込んだ酸化亜鉛系粉末とで組成ずれが生じにくい高密度の酸化亜鉛系焼結体が得られる。
(Method for producing zinc oxide-based sintered body)
The method for producing a zinc oxide-based sintered body according to the present invention includes filling a metal container with the above-described zinc oxide-based powder (zinc oxide-based powder according to the first or second embodiment), and then performing hot capsules, etc. This is a method for producing a zinc oxide-based sintered body by performing one-way pressurization (capsule HIP) sintering. Since this capsule HIP sintering is performed by filling zinc oxide powder in a closed space (that is, filling a metal container by vacuum sealing), zinc volatilization is suppressed, and the resulting zinc oxide system is obtained. It is possible to obtain a high-density zinc oxide-based sintered body in which composition deviation hardly occurs between the sintered body and the charged zinc oxide-based powder.

金属製容器としては、真空封止が可能であり、かつ焼結温度にて十分変形しても破裂するおそれがない材料であればよく、通常、鉄、アルミニウム、ステンレスなどが用いられる。
金属製容器は、好ましくは1.5mm〜4mmの壁厚を有する。この範囲内であれば、金属製容器は、容易に軟化して変形し、焼結反応が進行するに従い、焼結体に追随して収縮することができる。金属製容器の形状は、特に限定されず、例えば、カプセルHIP焼結の際に等方的に加圧しやすい形状であればよく、円柱形状、直方体形状などが挙げられる。また金属製容器の寸法は、所望の酸化亜鉛系焼結体の大きさによって、適宜設定される。
The metal container may be any material that can be vacuum-sealed and does not rupture even when sufficiently deformed at the sintering temperature, and iron, aluminum, stainless steel, etc. are usually used.
The metal container preferably has a wall thickness of 1.5 mm to 4 mm. Within this range, the metal container can be easily softened and deformed, and can shrink following the sintered body as the sintering reaction proceeds. The shape of the metal container is not particularly limited, and may be any shape that is easily isotropically pressurized during capsule HIP sintering, and examples thereof include a cylindrical shape and a rectangular parallelepiped shape. The dimensions of the metal container are appropriately set depending on the desired size of the zinc oxide sintered body.

カプセルHIPを行う際に、タップ密度が2.8g/cm以上の酸化亜鉛系粉末を金属製容器内に充填した後、金属製容器を加熱しながら、金属製容器内の圧力が1.33×10−2Pa以下となるまで減圧する(真空引きを行う)。これにより、酸化亜鉛系粉末に付着しているガス、吸着水分などを除去することができる。1.33×10−2Pa以下となるまで減圧しなければ、酸化亜鉛粉に付着しているガス、吸着水分などの除去が不十分となり、焼結時に金属製容器が膨れ、高密度の焼結体が得られないおそれがある。
減圧は、例えば、金属製容器に排気管を接続して行い、金属製容器内の圧力が1.33×10−2Pa以下となれば、排気管を閉じて金属製容器を封止する。減圧の際、金属製容器は、好ましくは100〜600℃程度に加熱される。
When performing capsule HIP, after filling a metal container with a zinc oxide powder having a tap density of 2.8 g / cm 3 or more, the pressure in the metal container is 1.33 while heating the metal container. The pressure is reduced until the pressure becomes 10 −2 Pa or less (evacuation is performed). Thereby, gas, adsorbed moisture, etc. adhering to the zinc oxide-based powder can be removed. Unless the pressure is reduced to 1.33 × 10 −2 Pa or less, the removal of gas, adsorbed moisture, etc. adhering to the zinc oxide powder will be insufficient, the metal container will swell during sintering, and high density firing will occur. There is a possibility that a ligation cannot be obtained.
The decompression is performed, for example, by connecting an exhaust pipe to a metal container. When the pressure in the metal container becomes 1.33 × 10 −2 Pa or less, the exhaust pipe is closed and the metal container is sealed. During the decompression, the metal container is preferably heated to about 100 to 600 ° C.

カプセルHIP処理(カプセルHIP焼結)は、金属製容器をHIP装置に配置して行う。カプセルHIP処理は高温高圧下のガスを圧力媒体として金属製容器内部の酸化亜鉛系粉末の焼結を行うものである。   Capsule HIP processing (capsule HIP sintering) is performed by placing a metal container in the HIP apparatus. Capsule HIP treatment is to sinter zinc oxide-based powder inside a metal container using gas under high temperature and high pressure as a pressure medium.

処理温度(焼結温度)は、好ましくは900〜1400℃であり、より好ましくは1000〜1300℃である。このような温度範囲内であれば、金属製容器が軟化して変形する温度領域であるため、カプセルHIP処理に際して、金属カプセルが抵抗となることなく、金属製容器内の酸化亜鉛系粉末に圧力を100%かけることができる。
圧力媒体に用いられるガスは特に限定されず、例えば窒素、アルゴンなどの不活性ガスが挙げられる。処理圧力は、好ましくは50MPa以上、より好ましくは70MPa以上であり、処理時間は、好ましくは1時間以上、より好ましくは1.5時間以上である。
処理温度が低すぎたり、圧力が低すぎたり、時間が短すぎたりすると、低い相対密度(例えば90%未満)を有する焼結体が得られる傾向にある。
The treatment temperature (sintering temperature) is preferably 900 to 1400 ° C, more preferably 1000 to 1300 ° C. If the temperature is within such a temperature range, the metal container is in a temperature range where the metal container is softened and deformed. Therefore, during the capsule HIP process, the metal capsule does not become a resistance and pressure is applied to the zinc oxide powder in the metal container. 100%.
The gas used for a pressure medium is not specifically limited, For example, inert gas, such as nitrogen and argon, is mentioned. The treatment pressure is preferably 50 MPa or more, more preferably 70 MPa or more, and the treatment time is preferably 1 hour or more, more preferably 1.5 hours or more.
If the processing temperature is too low, the pressure is too low, or the time is too short, a sintered body having a low relative density (for example, less than 90%) tends to be obtained.

このような温度条件で処理を行うと、98%以上の相対密度を有する酸化亜鉛系焼結体が得られる。このような酸化亜鉛系焼結体を用いると、例えば、スパッタリングで成膜する際、異常放電が発生しにくく、安定して成膜することができる。
ここで、相対密度とは、焼結体の原料である各金属酸化物の単体密度に各金属酸化物粉末の混合重量比をかけ、和をとった理論密度に対する、実際に得られた焼結体の密度の割合であり、例えば、焼結体が酸化亜鉛および炭化チタンからなる場合は、下記式から求められる。
相対密度=[(焼結体の密度)/(理論密度)]×100
理論密度=(酸化亜鉛の単体密度×混合質量比)+(炭化チタンの単体密度×混合質量比)
なお、焼結体の密度は、実施例に記載の評価方法によって測定することができる。
When the treatment is performed under such temperature conditions, a zinc oxide-based sintered body having a relative density of 98% or more is obtained. When such a zinc oxide-based sintered body is used, for example, when forming a film by sputtering, abnormal discharge hardly occurs and the film can be stably formed.
Here, the relative density is obtained by multiplying the unit density of each metal oxide, which is a raw material of the sintered body, by the mixing weight ratio of each metal oxide powder, and the actual density obtained by taking the sum of the theoretical density. For example, when the sintered body is made of zinc oxide and titanium carbide, the density is obtained from the following formula.
Relative density = [(density of sintered body) / (theoretical density)] × 100
Theoretical density = (Zinc oxide simple substance density x mixing mass ratio) + (Titanium carbide simple substance density x mixing mass ratio)
In addition, the density of a sintered compact can be measured with the evaluation method as described in an Example.

このようにして得られた酸化亜鉛系焼結体は、実質的に亜鉛と、酸素と、チタンと、炭素と、必要に応じてガリウムまたはアルミニウムとからなる。ここで、「実質的」とは、酸化物焼結体を構成する全原子の99%以上が亜鉛と、酸素と、チタンと、炭素と、必要に応じてガリウムまたはアルミニウムとからなることを意味する。   The zinc oxide-based sintered body thus obtained is substantially composed of zinc, oxygen, titanium, carbon, and optionally gallium or aluminum. Here, “substantially” means that 99% or more of all atoms constituting the oxide sintered body are composed of zinc, oxygen, titanium, carbon, and optionally gallium or aluminum. To do.

酸化亜鉛系焼結体は、実質的に亜鉛と、酸素と、チタンと、炭素と、必要に応じてアルミニウムまたはガリウムとからなれば、微量原子として錫、シリコン、ゲルマニウム、ジルコニウム、ハフニウム、インジウム、イリジウム、ルテニウムおよびレニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。
微量原子は、例えば、上記原料粉末に不純物とし混入しているものでもよく、微量元素の酸化物などを、さらに原料粉末として添加してもよい。
If the zinc oxide-based sintered body is substantially composed of zinc, oxygen, titanium, carbon, and, if necessary, aluminum or gallium, tin, silicon, germanium, zirconium, hafnium, indium, It may contain at least one selected from the group consisting of iridium, ruthenium and rhenium.
The trace atom may be, for example, an impurity mixed in the raw material powder, or an oxide of a trace element may be further added as the raw material powder.

添加元素は、酸化物の形態で酸化亜鉛系焼結体中に存在していてもよいし、酸化亜鉛相の亜鉛サイトに置換した(固溶した)形態で存在していてもよいし、チタン酸亜鉛化合物相のチタンサイトおよび亜鉛サイトから選ばれる少なくとも一方に置換した(固溶した)形態で存在していてもよい。
なお、酸化亜鉛相とは、具体的には、ZnOのほか、これにチタン元素が固溶されたものや、酸素欠損が導入されているものや、亜鉛欠損により非化学量論組成となったものも含むものとする。なお、酸化亜鉛相は、通常、ウルツ鉱型構造をとる。
The additive element may be present in the zinc oxide-based sintered body in the form of an oxide, or may be present in the form substituted (solid solution) in the zinc site of the zinc oxide phase, or titanium. It may exist in a form substituted (solid solution) with at least one selected from a titanium site and a zinc site in the zinc acid compound phase.
In addition, the zinc oxide phase specifically includes ZnO, a solution in which a titanium element is dissolved, an oxygen deficiency introduced, or a non-stoichiometric composition due to zinc deficiency. Including things. The zinc oxide phase usually has a wurtzite structure.

また、チタン酸亜鉛化合物相とは、具体的には、ZnTiO、ZnTiOのほか、これらの亜鉛サイトにチタン元素が固溶されたものや、酸素欠損が導入されているものや、Zn/Ti比がこれらの化合物から僅かにずれた非化学量論組成のものも含むものとする。 The zinc titanate compound phase specifically includes ZnTiO 3 , Zn 2 TiO 4 , those in which a titanium element is dissolved in these zinc sites, those in which oxygen vacancies are introduced, Non-stoichiometric compositions with a Zn / Ti ratio slightly deviating from these compounds are also included.

酸化亜鉛系焼結体は、上述のカプセルHIP法によって得られるため、チタン、ガリウムなどの原子数の割合は、使用する本発明の酸化亜鉛系粉末と同じである。すなわち、チタンの原子数の割合が全金属原子数に対して0.2%以上5%以下であり、必要に応じて用いられるガリウムまたはアルミニウムの原子数の割合が全金属原子数に対して0.1%以上6%以下である。
このような酸化亜鉛系焼結体を用いると、現在使用されているAZO(アルミニウムドープ酸化亜鉛)やGZO(ガリウムドープ酸化亜鉛)よりはるかに優れた化学的耐久性を有し、かつ導電性および透明性を有する透明導電膜が得られる。
Since the zinc oxide-based sintered body is obtained by the capsule HIP method described above, the ratio of the number of atoms such as titanium and gallium is the same as that of the zinc oxide-based powder of the present invention to be used. That is, the ratio of the number of titanium atoms is 0.2% to 5% with respect to the total number of metal atoms, and the ratio of the number of gallium or aluminum atoms used as necessary is 0 with respect to the total number of metal atoms. .1% or more and 6% or less.
When such a zinc oxide-based sintered body is used, it has chemical durability far superior to currently used AZO (aluminum-doped zinc oxide) and GZO (gallium-doped zinc oxide), and has conductivity and A transparent conductive film having transparency is obtained.

特に、チタンの含有量が上記範囲内でより少ない場合(0.2%〜2%程度の場合)、形成された膜の屈折率が小さくなり、近赤外域の高透過性を維持しながら、近紫外光域から可視光域の透過率が高くなる傾向にある。膜の近紫外光域から可視光域の透過性が向上すると、この透明導電膜を用いた太陽電池の変換効率が高くすることができる。
このように、極めて高い化学的耐久性が要求される用途、近紫外光域から可視光域の高透過性重視が要求される用途などによって、特性を自由に調整することができる。
In particular, when the content of titanium is smaller within the above range (in the case of about 0.2% to 2%), the refractive index of the formed film becomes small, while maintaining high transmittance in the near infrared region, The transmittance from the near ultraviolet light region to the visible light region tends to increase. When the transparency of the film from the near ultraviolet light region to the visible light region is improved, the conversion efficiency of the solar cell using this transparent conductive film can be increased.
As described above, the characteristics can be freely adjusted depending on the use requiring extremely high chemical durability and the use requiring high transparency in the near ultraviolet light region to the visible light region.

酸化亜鉛系焼結体は、実質的に炭化チタンの結晶相を含有しないことが好ましい。酸化亜鉛系焼結体に炭化チタンの結晶相が含まれると、得られる膜が、比抵抗などの物性にムラがあり均一性に欠けるものとなるおそれがある。酸化亜鉛系焼結体は、チタンの原子数の割合が全金属原子数に対して0.2%以上5%以下であるので、通常、チタンが酸化亜鉛に完全に反応し、酸化亜鉛系焼結体中に炭化チタン結晶相は生成されにくい。
なお、炭化チタンの結晶相とは、具体的には、炭化チタンほか、これらの結晶に亜鉛など他の元素が固溶された物質も含むものとする。
It is preferable that the zinc oxide-based sintered body does not substantially contain a titanium carbide crystal phase. If the zinc oxide-based sintered body contains a crystal phase of titanium carbide, the resulting film may be uneven in physical properties such as specific resistance and lack uniformity. In the zinc oxide-based sintered body, since the ratio of the number of titanium atoms is 0.2% or more and 5% or less with respect to the total number of metal atoms, usually the titanium completely reacts with the zinc oxide and the zinc oxide-based sintered body. Titanium carbide crystal phase is difficult to be formed in the bonded body.
The crystal phase of titanium carbide specifically includes titanium carbide and substances obtained by dissolving other elements such as zinc in these crystals.

炭化チタンと酸化亜鉛とを用いた酸化亜鉛系粉末から得られる酸化亜鉛系焼結体は、酸化亜鉛相とチタン酸亜鉛化合物相とから構成される焼結体が好ましい。このように酸化亜鉛系焼結体中にチタン酸亜鉛化合物相が含まれていると、焼結体自体の強度が増すため、例えば膜を形成する際、過酷な条件(高電力など)で成膜してもクラックを生じることがない。なお、チタン酸亜鉛化合物相および酸化亜鉛相は、上述の通りである。
酸化ガリウム粉末などを、さらに用いた酸化亜鉛系粉末から得られる酸化亜鉛系焼結体は、酸化亜鉛相と、チタン酸亜鉛化合物相と、ガリウムおよびアルミニウムから選ばれる少なくとも一方の酸化物相とから構成される焼結体;酸化亜鉛相と、チタン酸亜鉛化合物相とから構成される焼結体;チタン酸亜鉛化合物相から構成される焼結体が好ましい。
The zinc oxide-based sintered body obtained from the zinc oxide-based powder using titanium carbide and zinc oxide is preferably a sintered body composed of a zinc oxide phase and a zinc titanate compound phase. When the zinc titanate compound phase is contained in the zinc oxide-based sintered body as described above, the strength of the sintered body increases. For example, when a film is formed, it is formed under severe conditions (high power, etc.). Even if the film is formed, no cracks are generated. The zinc titanate compound phase and the zinc oxide phase are as described above.
A zinc oxide-based sintered body obtained from a zinc oxide-based powder further using gallium oxide powder or the like includes a zinc oxide phase, a zinc titanate compound phase, and at least one oxide phase selected from gallium and aluminum. A sintered body composed of a zinc oxide phase and a zinc titanate compound phase; a sintered body composed of a zinc titanate compound phase is preferable.

酸化亜鉛系焼結体は、好ましくは5kΩ・cm以下の比抵抗を有する。例えば直流スパッタリング時の成膜速度は、スパッタリングターゲットとする酸化亜鉛系焼結体の比抵抗に依存するので、酸化亜鉛系焼結体の比抵抗が5kΩ・cmを超えると、直流スパッタで安定した成膜ができないおそれがある。成膜時の生産性を考慮すると、酸化亜鉛系焼結体の比抵抗は低いほど好ましく、具体的には100Ω・cm以下であるのがよい。   The zinc oxide-based sintered body preferably has a specific resistance of 5 kΩ · cm or less. For example, the deposition rate during DC sputtering depends on the specific resistance of the zinc oxide-based sintered body used as a sputtering target. Therefore, when the specific resistance of the zinc oxide-based sintered body exceeds 5 kΩ · cm, the DC sputtering is stable There is a possibility that the film cannot be formed. Considering the productivity at the time of film formation, the specific resistance of the zinc oxide-based sintered body is preferably as low as possible. Specifically, it should be 100 Ω · cm or less.

酸化亜鉛系焼結体は、好ましくは本発明に係る酸化亜鉛系焼結体の製造方法によって得られる。しかし、この製造方法により得られたものに限定されるわけではない。通常、酸化亜鉛系焼結体を還元雰囲気にて焼結した場合は、酸素欠損の導入により、酸化亜鉛系焼結体の比抵抗は低くなり、酸化雰囲気にて焼結した場合は、比抵抗は高くなる。   The zinc oxide-based sintered body is preferably obtained by the method for producing a zinc oxide-based sintered body according to the present invention. However, it is not limited to those obtained by this manufacturing method. Normally, when a zinc oxide-based sintered body is sintered in a reducing atmosphere, the specific resistance of the zinc oxide-based sintered body is reduced due to the introduction of oxygen deficiency, and when sintered in an oxidizing atmosphere, the specific resistance is reduced. Becomes higher.

(ターゲット)
本発明のターゲットは、各種成膜方法で用いられるターゲットであり、特に、スパッタリング法、イオンプレーティング法、パルスレーザーデポジション(PLD)法またはエレクトロンビーム(EB)蒸着法による成膜に用いられるターゲットである。本発明のターゲットは、上記の製造方法により得られた酸化亜鉛系焼結体を加工して得られる。したがって、本発明のターゲットは高密度であり、例えば、スパッタリング法で成膜する際、異常放電が発生しにくく、安定して成膜することができる。なお、このような成膜の際に用いる固形材料のことを「タブレット」と称する場合もあるが、本発明においてはこれらを含め「ターゲット」と称することとする。本発明のターゲットは、上述した本発明の酸化亜鉛系焼結体を、所定の形状および所定の寸法に加工して得られる。
(target)
The target of the present invention is a target used in various film forming methods, and in particular, a target used for film forming by sputtering, ion plating, pulse laser deposition (PLD), or electron beam (EB) vapor deposition. It is. The target of the present invention is obtained by processing the zinc oxide-based sintered body obtained by the above production method. Therefore, the target of the present invention has a high density. For example, when a film is formed by a sputtering method, abnormal discharge hardly occurs and the film can be stably formed. In addition, although the solid material used in the film formation may be referred to as “tablet”, in the present invention, these are referred to as “target”. The target of the present invention is obtained by processing the above-described zinc oxide-based sintered body of the present invention into a predetermined shape and a predetermined dimension.

加工方法は、特に制限されず、適宜公知の方法を採用すればよい。例えば、酸化亜鉛系焼結体に平面研削などを施した後、所定の寸法に切断して支持台に貼着することにより、本発明のターゲットを得ることができる。必要に応じて、複数枚の酸化亜鉛系焼結体を分割形状に並べて、大面積のターゲット(複合ターゲット)としてもよい。
本発明のターゲットを用いて形成された透明導電膜は、再現性よく安定して優れた導電性と化学的耐久性(耐熱性、耐湿性など)とを兼ね備えたものである。したがって、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、無機EL(エレクトロルミネセンス)ディスプレイ、有機ELディスプレイ、電子ペーパーなどの透明電極;太陽電池の光電変換素子の窓電極;透明タッチパネルなどの入力装置の電極;電磁シールドの電磁遮蔽膜;透明電波吸収体;紫外線吸収体;さらには透明半導体デバイスとして他の金属膜/金属酸化膜と組み合わせて利用することができる。
A processing method in particular is not restrict | limited, What is necessary is just to employ | adopt a well-known method suitably. For example, after subjecting the zinc oxide-based sintered body to surface grinding or the like, the target of the present invention can be obtained by cutting the zinc oxide-based sintered body into a predetermined size and sticking it to a support base. If necessary, a plurality of zinc oxide-based sintered bodies may be arranged in a divided shape to form a large area target (composite target).
The transparent conductive film formed using the target of the present invention has both excellent conductivity and chemical durability (heat resistance, moisture resistance, etc.) stably with good reproducibility. Therefore, transparent electrodes such as liquid crystal displays, plasma displays, inorganic EL (electroluminescence) displays, organic EL displays, and electronic paper; window electrodes of photoelectric conversion elements of solar cells; electrodes of input devices such as transparent touch panels; It can be used in combination with other metal films / metal oxide films as an electromagnetic shielding film; a transparent radio wave absorber; an ultraviolet absorber; and a transparent semiconductor device.

以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
<酸化亜鉛粉末の製造>
酸化亜鉛粉末(ZnO:キシダ化学(株)製、純度99.9%、平均粒径1μm以下)を、大気中において昇温速度10℃/分で室温から1200℃まで昇温した後、1200℃で12時間焼成した。得られた焼成物をハンマーミルで粉砕・解砕して、焼成酸化亜鉛粉末を得た。焼成前の酸化亜鉛粉末および焼成酸化亜鉛粉末について、タップ密度を求めたところ、焼成前の酸化亜鉛粉末は1.02g/cmのタップ密度を有し、焼成酸化亜鉛粉末は3.92g/cmのタップ密度を有していた。
なお、タップ密度は、JIS K5101に準拠して、所定サイズのメスシリンダーに酸化亜鉛粉末の体積変化がなくなるまで、振動を付与しながら酸化亜鉛粉末を充填し、メスシリンダーの体積(cm)と酸化亜鉛粉末の充填量(g)とから求めた。
Example 1
<Manufacture of zinc oxide powder>
Zinc oxide powder (ZnO: manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., purity 99.9%, average particle size of 1 μm or less) was heated from room temperature to 1200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min in the atmosphere, and then 1200 ° C. For 12 hours. The obtained fired product was pulverized and pulverized with a hammer mill to obtain a fired zinc oxide powder. When the tap density was determined for the zinc oxide powder before firing and the fired zinc oxide powder, the zinc oxide powder before firing had a tap density of 1.02 g / cm 3 and the fired zinc oxide powder was 3.92 g / cm 3. It had a tap density of 3 .
According to JIS K5101, the tap density is filled with zinc oxide powder while applying vibration to a predetermined size graduated cylinder until there is no change in volume of the zinc oxide powder, and the volume (cm 3 ) of the graduated cylinder is obtained. It calculated | required from the filling amount (g) of the zinc oxide powder.

また、焼成酸化亜鉛粉末および焼成前の酸化亜鉛粉末を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。図1に、焼成酸化亜鉛粉末のSEM写真を示し、図2に焼成前の酸化亜鉛粉末のSEM写真を示す。焼成前の酸化亜鉛粉末は六角柱状などの角張った形状を有し、粒径はサブミクロン〜1μm程度であり粒度分布は狭かった。一方、焼成酸化亜鉛粉末はほぼ球形を有し、サブミクロン程度の微細粒子から数百μmの巨大粒子まで存在しており、粒度分布が広くなってタップ密度は向上した。   Moreover, the sintered zinc oxide powder and the unoxidized zinc oxide powder were observed with a scanning electron microscope (SEM). FIG. 1 shows an SEM photograph of the sintered zinc oxide powder, and FIG. 2 shows an SEM photograph of the zinc oxide powder before firing. The zinc oxide powder before firing had an angular shape such as a hexagonal column shape, the particle size was about submicron to 1 μm, and the particle size distribution was narrow. On the other hand, the calcined zinc oxide powder has a substantially spherical shape, and there are fine particles of about submicron to huge particles of several hundred μm, and the particle size distribution is widened to improve the tap density.

<酸化亜鉛系焼結体の製造>
焼成酸化亜鉛粉末、炭化チタン粉末(TiC:日本新金属(株)製、純度99.9%、平均粒径0.9〜1.5μm)、および酸化アルミニウム粉末(Al:住友化学(株)製「AKP−3000」、純度99.9%、平均粒径0.5μm)を、亜鉛元素とチタン元素とアルミニウム元素との原子数比がZn:Ti:Al=98.2:1.0:0.8となるように合計で1600g秤量し、ポリプロピレン製容器に入れた。次いで、混合溶媒としてエタノール1800gを入れ、湿式ボールミル混合法により湿式混合した。この湿式混合は、ボールとして硬質ZrOボール(2mmφ)を用い、卓上型ボールミルを用いて4時間行った。湿式混合後のスラリーを取り出してボールを篩いで除去し、エタノールをエバポレーターによって除去して、酸化亜鉛系粉末を得た。
<Manufacture of zinc oxide-based sintered body>
Firing zinc oxide powder, titanium carbide powder (TiC: manufactured by Nippon Shin Metal Co., Ltd., purity 99.9%, average particle size 0.9 to 1.5 μm), and aluminum oxide powder (Al 2 O 3 : Sumitomo Chemical ( “AKP-3000”, purity 99.9%, average particle size 0.5 μm), the atomic ratio of zinc element, titanium element and aluminum element is Zn: Ti: Al = 98.2: 1. A total of 1600 g was weighed so as to be 0: 0.8 and placed in a polypropylene container. Next, 1800 g of ethanol was added as a mixed solvent, and wet mixed by a wet ball mill mixing method. This wet mixing was carried out for 4 hours using a hard ZrO 2 ball ( 2 mmφ) as a ball and using a desktop ball mill. The slurry after wet mixing was taken out, the balls were removed by sieving, and ethanol was removed by an evaporator to obtain a zinc oxide-based powder.

得られた酸化亜鉛系粉末を、ステンレス(SUS304)でできた金属製容器(外径:83mm、内径:80mm、高さ:78mm)に酸化亜鉛系粉末の体積変化がなくなるまで振動を付与しながら充填し、タップ密度を求めると3.86g/cmであった。理論密度が約5.6g/cmであることから、充填率は約69%であった。理論密度は以下の式により求めた。
理論密度=(酸化亜鉛の単体密度×混合質量比)+(炭化チタンの単体密度×混合質量比)+(酸化アルミニウムの単体密度×混合質量比)
While applying vibration to the obtained zinc oxide-based powder in a metal container (outer diameter: 83 mm, inner diameter: 80 mm, height: 78 mm) made of stainless steel (SUS304) until there is no volume change of the zinc oxide-based powder. It was 3.86 g / cm 3 when filled and the tap density was determined. Since the theoretical density was about 5.6 g / cm 3 , the filling rate was about 69%. The theoretical density was determined by the following formula.
Theoretical density = (Zinc oxide simple substance density x mixing mass ratio) + (Titanium carbide simple substance density x mixing mass ratio) + (Aluminum oxide simple substance density x mixing mass ratio)

金属製容器に酸化亜鉛系粉末を充填した後に、金属製容器に排気管を上蓋に溶接し、その後上蓋と金属製容器とを溶接した。金属製容器の溶接部の健全性を確認するため、Heリーク検査を行った。この時の漏れ量を1×10−9Pa・m/秒以下とした。次いで、550℃に加熱しながら7時間かけて金属製容器内を減圧し、金属製容器内が1.33×10−2Pa以下になったことを確認して排気管を閉じ、金属製容器を封止した。封止した金属製容器をHIP装置((株)神戸製鋼所製)内に設置し、カプセルHIP処理を行った。カプセルHIP処理は、圧力100MPaのアルゴン(Ar)ガス(純度99.9%)を圧力媒体とし、1100℃で2時間行った。HIP処理後、金属製容器を取り外し、円柱型の酸化亜鉛系焼結体を得た。 After filling the metal container with the zinc oxide powder, the exhaust pipe was welded to the upper lid of the metal container, and then the upper lid and the metal container were welded. In order to confirm the soundness of the welded part of the metal container, a He leak test was performed. The amount of leakage at this time was 1 × 10 −9 Pa · m 3 / second or less. Next, the inside of the metal container is depressurized over 7 hours while being heated to 550 ° C., the inside of the metal container is confirmed to be 1.33 × 10 −2 Pa or less, the exhaust pipe is closed, and the metal container Was sealed. The sealed metal container was installed in a HIP device (manufactured by Kobe Steel, Ltd.) and subjected to capsule HIP treatment. The capsule HIP treatment was performed at 1100 ° C. for 2 hours using argon (Ar) gas (purity 99.9%) at a pressure of 100 MPa as a pressure medium. After the HIP treatment, the metal container was removed to obtain a cylindrical zinc oxide-based sintered body.

この酸化亜鉛系焼結体を電子顕微鏡で観察したところ、空孔をほとんど有さず緻密な焼結体であった。この酸化亜鉛系焼結体の相対密度を、以下の式で求めると98.5%であった。理論密度は上述の通りであり、焼結体の密度はアルキメデス法により求めた。
相対密度=[(焼結体の密度)/(理論密度)]×100
When this zinc oxide-based sintered body was observed with an electron microscope, it was a dense sintered body having almost no pores. The relative density of this zinc oxide-based sintered body was found to be 98.5% by the following formula. The theoretical density is as described above, and the density of the sintered body was determined by the Archimedes method.
Relative density = [(density of sintered body) / (theoretical density)] × 100

酸化亜鉛系焼結体を研削および表面研磨に供し、直径50.8mmおよび厚さ3mmの円盤状に加工した。得られた加工物を、エネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析すると、ZnとTiとAlとの原子数比はZn:Ti:Al=98.2:1.0:0.8であった。この酸化亜鉛系焼結体のZnとTiとAlとの原子数比は、仕込み時の原子数比であるZn:Ti:Al=98.2:1.0:0.8と同じであり、亜鉛は揮散していないことがわかる。
酸化亜鉛系焼結体の結晶構造を、X線回折装置(理学電機(株)製、RINT2000)を用いて調べると、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸亜鉛(ZnTiO)およびアルミン酸亜鉛(ZnAl)の結晶相の混合物であり、炭化チタンの結晶相および酸化アルミニウムの結晶相は確認できなかった。
The zinc oxide-based sintered body was subjected to grinding and surface polishing, and processed into a disk shape having a diameter of 50.8 mm and a thickness of 3 mm. When the obtained workpiece was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn, Ti and Al was Zn: Ti: Al = 98. 2: 1.0: 0.8. The atomic ratio of Zn, Ti, and Al in this zinc oxide-based sintered body is the same as Zn: Ti: Al = 98.2: 1.0: 0.8, which is the atomic ratio at the time of preparation. It can be seen that zinc is not volatilized.
When the crystal structure of the zinc oxide based sintered body is examined using an X-ray diffractometer (RINT2000, manufactured by Rigaku Corporation), zinc oxide (ZnO), zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ), and zinc aluminate It was a mixture of crystal phases of (ZnAl 2 O 4 ), and the crystal phase of titanium carbide and the crystal phase of aluminum oxide could not be confirmed.

銅板をバッキングプレートとして用い、得られた酸化亜鉛系焼結体を、インジウム半田でボンディングして、スパッタリングターゲットを得た。
得られたスパッタリングターゲットを用いて、スパッタリング法により透明導電膜を成膜し、透明導電基板を得た。すなわち、スパッタリング装置(キャノンアネルバエンジニアリング(株)製、E−200)内に、上記ターゲットと透明基材(石英ガラス基板)とをそれぞれ設置し、Arガス(純度99.9995%以上、Ar純ガス=5N)を12sccmで導入して、圧力0.5Pa、電力75W、基板温度200℃の条件下でスパッタリングを行い、基板上に膜厚500nmの透明導電膜を形成した。成膜中、異常放電はほとんど発生せず、具体的には、約1時間のスパッタリングにおいて、異常放電に起因してスパッタリング装置の運転が停止した回数は3回以内であった。
A copper plate was used as a backing plate, and the obtained zinc oxide sintered body was bonded with indium solder to obtain a sputtering target.
Using the obtained sputtering target, a transparent conductive film was formed by a sputtering method to obtain a transparent conductive substrate. That is, in the sputtering apparatus (Canon Anelva Engineering Co., Ltd., E-200), the above-mentioned target and a transparent substrate (quartz glass substrate) were respectively installed, and Ar gas (purity 99.9995% or more, Ar pure gas) = 5N) was introduced at 12 sccm, and sputtering was performed under the conditions of a pressure of 0.5 Pa, a power of 75 W, and a substrate temperature of 200 ° C. to form a transparent conductive film having a thickness of 500 nm on the substrate. During film formation, abnormal discharge hardly occurred. Specifically, in sputtering for about 1 hour, the number of times the operation of the sputtering apparatus was stopped due to abnormal discharge was within 3 times.

原料混合物の原子数比(仕込み時の原子数比)と得られた酸化亜鉛系焼結体の原子数比とが同じであり、極めて高密度の酸化亜鉛系焼結体が得られたことがわかる。したがって、酸化亜鉛系焼結体を加工して得られるターゲットを用いてスパッタリングを行うと、異常放電がほとんど発生せず安定して成膜できた。   The atomic ratio of the raw material mixture (the atomic ratio at the time of preparation) is the same as the atomic ratio of the obtained zinc oxide-based sintered body, and an extremely high-density zinc oxide-based sintered body was obtained. Recognize. Therefore, when sputtering was performed using a target obtained by processing a zinc oxide-based sintered body, abnormal discharge hardly occurred and a film could be stably formed.

(実施例2)
<酸化亜鉛系粉末の製造>
実施例1で用いた酸化亜鉛粉末および実施例1で用いた炭化チタン粉末を、亜鉛元素とチタン元素との原子数比がZn:Ti=96.5:3.5となるように合計で1200g秤量して乾式混合した。得られた混合粉末を、不活性雰囲気(アルゴン雰囲気)中において昇温速度10℃/分で室温から1200℃まで昇温した後、1200℃で10時間焼成した。得られた焼成物を乳鉢で軽く手粉砕して、酸化亜鉛系粉末を得た。この酸化亜鉛系粉末は、2.94g/cmのタップ密度を有していた。原料として用いた酸化亜鉛粉末は、1.02g/cmのタップ密度を有しており、焼成前の混合粉末(酸化亜鉛粉末および炭化チタン粉末)は、1.00g/cmのタップ密度を有していた。タップ密度は、実施例1と同様の方法で求めた。
(Example 2)
<Manufacture of zinc oxide-based powder>
A total of 1200 g of the zinc oxide powder used in Example 1 and the titanium carbide powder used in Example 1 so that the atomic ratio of zinc element to titanium element is Zn: Ti = 96.5: 3.5. Weigh and dry mix. The obtained mixed powder was heated from room temperature to 1200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min in an inert atmosphere (argon atmosphere), and then fired at 1200 ° C. for 10 hours. The obtained fired product was lightly pulverized by hand in a mortar to obtain a zinc oxide powder. This zinc oxide-based powder had a tap density of 2.94 g / cm 3 . The zinc oxide powder used as a raw material has a tap density of 1.02 g / cm 3 , and the mixed powder (zinc oxide powder and titanium carbide powder) before firing has a tap density of 1.00 g / cm 3. Had. The tap density was determined by the same method as in Example 1.

<酸化亜鉛系焼結体の製造>
得られた酸化亜鉛系粉末を、ステンレス(SUS304)でできた金属製容器(外径:83mm、内径:80mm、高さ:78mm)に酸化亜鉛系粉末の体積変化がなくなるまで振動を付与しながら充填し、タップ密度を求めると2.94g/cmであった。理論密度が約5.6g/cmであることから、充填率は約53%であった。理論密度は以下の式により求めた。
理論密度=(酸化亜鉛の単体密度×混合質量比)+(炭化チタンの単体密度×混合質量比)
<Manufacture of zinc oxide-based sintered body>
While applying vibration to the obtained zinc oxide-based powder in a metal container (outer diameter: 83 mm, inner diameter: 80 mm, height: 78 mm) made of stainless steel (SUS304) until there is no volume change of the zinc oxide-based powder. When the tap density was determined after filling, it was 2.94 g / cm 3 . Since the theoretical density was about 5.6 g / cm 3 , the filling rate was about 53%. The theoretical density was determined by the following formula.
Theoretical density = (Zinc oxide simple substance density x mixing mass ratio) + (Titanium carbide simple substance density x mixing mass ratio)

金属製容器に酸化亜鉛系粉末を充填した後、実施例1と同様の手順でHIP処理を行い、円柱型の酸化亜鉛系焼結体を得た。この酸化亜鉛系焼結体を電子顕微鏡で観察したところ、空孔をほとんど有さず緻密な焼結体であった。この酸化亜鉛系焼結体の相対密度を実施例1と同様の方法で求めたところ、98.5%であった。   After filling a metal container with zinc oxide-based powder, HIP treatment was performed in the same procedure as in Example 1 to obtain a cylindrical zinc oxide-based sintered body. When this zinc oxide-based sintered body was observed with an electron microscope, it was a dense sintered body having almost no pores. When the relative density of this zinc oxide-based sintered body was determined in the same manner as in Example 1, it was 98.5%.

得られた酸化亜鉛系焼結体を研削および表面研磨に供し、直径50.8mmおよび厚さ3mmの円盤状に加工した。得られた加工物を、エネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析すると、ZnとTiと原子数比はZn:Ti=96.5:3.5であった。この原子数比は、仕込み時の原子数比であるZn:Ti=96.5:3.5と同じであり、亜鉛は揮散していないことがわかる。
酸化亜鉛系焼結体の結晶構造を、X線回折装置(理学電機(株)製、RINT2000)を用いて調べると、酸化亜鉛(ZnO)およびチタン酸亜鉛(ZnTiO)の結晶相の混合物であり、炭化チタンの結晶相は確認できなかった。
The obtained zinc oxide-based sintered body was subjected to grinding and surface polishing and processed into a disk shape having a diameter of 50.8 mm and a thickness of 3 mm. When the obtained workpiece was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 96.5: 3. It was 5. This atomic ratio is the same as Zn: Ti = 96.5: 3.5, which is the atomic ratio at the time of preparation, and it can be seen that zinc is not volatilized.
When the crystal structure of the zinc oxide-based sintered body is examined using an X-ray diffractometer (RINT2000, manufactured by Rigaku Corporation), the crystal phase of zinc oxide (ZnO) and zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ) It was a mixture, and the crystal phase of titanium carbide could not be confirmed.

銅板をバッキングプレートとして用い、得られた酸化亜鉛系焼結体を、インジウム半田でボンディングして、スパッタリングターゲットを得た。
得られたスパッタリングターゲットを用いて、実施例1と同様の手順で、スパッタリング法により透明導電膜を成膜し、透明導電基板を得た。成膜中、異常放電はほとんど発生せず、具体的には、約1時間のスパッタリングにおいて、異常放電に起因してスパッタリング装置の運転が停止した回数は3回以内であった。
A copper plate was used as a backing plate, and the obtained zinc oxide sintered body was bonded with indium solder to obtain a sputtering target.
Using the obtained sputtering target, a transparent conductive film was formed by a sputtering method in the same procedure as in Example 1 to obtain a transparent conductive substrate. During film formation, abnormal discharge hardly occurred. Specifically, in sputtering for about 1 hour, the number of times the operation of the sputtering apparatus was stopped due to abnormal discharge was within 3 times.

原料混合物の原子数比(仕込み時の原子数比)と得られた酸化亜鉛系焼結体の原子数比とが同じであり、極めて高密度の酸化亜鉛系焼結体が得られたことがわかる。したがって、酸化亜鉛系焼結体を加工して得られるターゲットを用いてスパッタリングを行うと、異常放電がほとんど発生せず安定して成膜できた。   The atomic ratio of the raw material mixture (the atomic ratio at the time of preparation) is the same as the atomic ratio of the obtained zinc oxide-based sintered body, and an extremely high-density zinc oxide-based sintered body was obtained. Recognize. Therefore, when sputtering was performed using a target obtained by processing a zinc oxide-based sintered body, abnormal discharge hardly occurred and a film could be stably formed.

(実施例3)
<酸化亜鉛系粉末の製造>
実施例1で用いた酸化亜鉛粉末、実施例1で用いた炭化チタン粉末、および酸化ガリウム粉末(Ga:住友化学(株)製、純度99.9%、平均粒径1μm以下)を、亜鉛元素とチタン元素とガリウム元素の原子数比がZn:Ti:Ga=98.2:1.0:0.8となるように合計で1200g秤量して乾式混合した。得られた混合粉末を、不活性雰囲気(アルゴン雰囲気)中において昇温速度10℃/分で室温から1200℃まで昇温した後、1200℃で10時間焼成した。得られた焼成物を乳鉢で軽く手粉砕して、酸化亜鉛系粉末を得た。この酸化亜鉛系粉末は、2.94g/cmのタップ密度を有していた。原料として用いた酸化亜鉛粉末は、1.02g/cmのタップ密度を有しており、焼成前の混合粉末(酸化亜鉛粉末、炭化チタン粉末および酸化ガリウム粉末)は、1.00g/cmのタップ密度を有していた。理論密度は以下の式により求めた。
理論密度=(酸化亜鉛の単体密度×混合質量比)+(炭化チタンの単体密度×混合質量比)+(酸化ガリウムの単体密度×混合質量比)
(Example 3)
<Manufacture of zinc oxide-based powder>
The zinc oxide powder used in Example 1, the titanium carbide powder used in Example 1, and the gallium oxide powder (Ga 2 O 3 : manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., purity 99.9%, average particle size 1 μm or less) A total of 1200 g was weighed and dry-mixed so that the atomic ratio of zinc element, titanium element and gallium element was Zn: Ti: Ga = 98.2: 1.0: 0.8. The obtained mixed powder was heated from room temperature to 1200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min in an inert atmosphere (argon atmosphere), and then fired at 1200 ° C. for 10 hours. The obtained fired product was lightly pulverized by hand in a mortar to obtain a zinc oxide powder. This zinc oxide-based powder had a tap density of 2.94 g / cm 3 . The zinc oxide powder used as a raw material has a tap density of 1.02 g / cm 3 , and the mixed powder (zinc oxide powder, titanium carbide powder and gallium oxide powder) before firing is 1.00 g / cm 3. Of tap density. The theoretical density was determined by the following formula.
Theoretical density = (Zinc oxide simple substance density × mixing mass ratio) + (Titanium carbide simple substance density × mixing mass ratio) + (Gallium oxide simple substance density × mixing mass ratio)

<酸化亜鉛系焼結体の製造>
得られた酸化亜鉛系粉末を、ステンレス(SUS304)でできた金属製容器(外径:83mm、内径:80mm、高さ:78mm)に酸化亜鉛系粉末の体積変化がなくなるまで振動を付与しながら充填し、タップ密度を求めると2.94g/cmであった。理論密度が約5.6g/cmであることから、充填率は約53%であった。理論密度は実施例2と同様にして求めた。
<Manufacture of zinc oxide-based sintered body>
While applying vibration to the obtained zinc oxide-based powder in a metal container (outer diameter: 83 mm, inner diameter: 80 mm, height: 78 mm) made of stainless steel (SUS304) until there is no volume change of the zinc oxide-based powder. When the tap density was determined after filling, it was 2.94 g / cm 3 . Since the theoretical density was about 5.6 g / cm 3 , the filling rate was about 53%. The theoretical density was determined in the same manner as in Example 2.

金属製容器に酸化亜鉛系粉末を充填した後、実施例1と同様の手順でHIP処理を行い、円柱型の酸化亜鉛系焼結体を得た。この酸化亜鉛系焼結体を電子顕微鏡で観察したところ、空孔をほとんど有さず緻密な焼結体であった。この酸化亜鉛系焼結体の相対密度を実施例1と同様の方法で求めたところ、98.5%であった。   After filling a metal container with zinc oxide-based powder, HIP treatment was performed in the same procedure as in Example 1 to obtain a cylindrical zinc oxide-based sintered body. When this zinc oxide-based sintered body was observed with an electron microscope, it was a dense sintered body having almost no pores. When the relative density of this zinc oxide-based sintered body was determined in the same manner as in Example 1, it was 98.5%.

得られた酸化亜鉛系焼結体を研削および表面研磨に供し、直径50.8mmおよび厚さ3mmの円盤状に加工した。得られた加工物を、エネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析すると、ZnとTiと原子数比はZn:Ti:Ga=98.2:1.0:0.8であった。この原子数比は、仕込み時の原子数比であるZn:Ti:Ga=98.2:1.0:0.8と同じであり、亜鉛は揮散していないことがわかる。
酸化亜鉛系焼結体の結晶構造を、X線回折装置(理学電機(株)製、RINT2000)を用いて調べると、酸化亜鉛(ZnO)およびチタン酸亜鉛(ZnTiO)、ガリウム酸亜鉛(ZnGa)の結晶相の混合物であり、炭化チタンの結晶相および酸化ガリウムの結晶相は確認できなかった。
The obtained zinc oxide-based sintered body was subjected to grinding and surface polishing and processed into a disk shape having a diameter of 50.8 mm and a thickness of 3 mm. When the obtained workpiece was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti: Ga = 98.2: 1.0: 0.8. This atomic ratio is the same as Zn: Ti: Ga = 98.2: 1.0: 0.8, which is the atomic ratio at the time of preparation, and it can be seen that zinc is not volatilized.
When the crystal structure of the zinc oxide-based sintered body is examined using an X-ray diffractometer (RINT2000, manufactured by Rigaku Corporation), zinc oxide (ZnO), zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ), and zinc gallate It was a mixture of crystal phases of (ZnGa 2 O 4 ), and the crystal phase of titanium carbide and the crystal phase of gallium oxide could not be confirmed.

銅板をバッキングプレートとして用い、得られた酸化亜鉛系焼結体を、インジウム半田でボンディングして、スパッタリングターゲットを得た。
得られたスパッタリングターゲットを用いて、実施例1と同様の手順で、スパッタリング法により透明導電膜を成膜し、透明導電基板を得た。成膜中、異常放電はほとんど発生せず、具体的には、約1時間のスパッタリングにおいて、異常放電に起因してスパッタリング装置の運転が停止した回数は3回以内であった。
A copper plate was used as a backing plate, and the obtained zinc oxide sintered body was bonded with indium solder to obtain a sputtering target.
Using the obtained sputtering target, a transparent conductive film was formed by a sputtering method in the same procedure as in Example 1 to obtain a transparent conductive substrate. During film formation, abnormal discharge hardly occurred. Specifically, in sputtering for about 1 hour, the number of times the operation of the sputtering apparatus was stopped due to abnormal discharge was within 3 times.

原料混合物の原子数比(仕込み時の原子数比)と得られた酸化亜鉛系焼結体の原子数比とが同じであり、極めて高密度の酸化亜鉛系焼結体が得られたことがわかる。したがって、酸化亜鉛系焼結体を加工して得られるターゲットを用いてスパッタリングを行うと、異常放電がほとんど発生せず安定して成膜できた。   The atomic ratio of the raw material mixture (the atomic ratio at the time of preparation) is the same as the atomic ratio of the obtained zinc oxide-based sintered body, and an extremely high-density zinc oxide-based sintered body was obtained. Recognize. Therefore, when sputtering was performed using a target obtained by processing a zinc oxide-based sintered body, abnormal discharge hardly occurred and a film could be stably formed.

(実施例4)
<酸化亜鉛系粉末の製造>
実施例1で用いた酸化亜鉛粉末および実施例1で用いた炭化チタン粉末を、亜鉛元素とチタン元素との原子数比がZn:Ti=98.5:1.5となるように合計で1200g秤量して乾式混合した。得られた混合粉末を、不活性雰囲気(アルゴン雰囲気)中において昇温速度10℃/分で室温から1200℃まで昇温した後、1200℃で10時間焼成した。得られた焼成物を乳鉢で軽く手粉砕して、酸化亜鉛系粉末を得た。この酸化亜鉛系粉末は、2.94g/cmのタップ密度を有していた。原料として用いた酸化亜鉛粉末は、1.02g/cmのタップ密度を有しており、焼成前の混合粉末(酸化亜鉛粉末および炭化チタン粉末)は、1.00g/cmのタップ密度を有していた。タップ密度は、実施例1と同様の方法で求めた。
(Example 4)
<Manufacture of zinc oxide-based powder>
The zinc oxide powder used in Example 1 and the titanium carbide powder used in Example 1 were 1200 g in total so that the atomic ratio of zinc element to titanium element was Zn: Ti = 98.5: 1.5. Weigh and dry mix. The obtained mixed powder was heated from room temperature to 1200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min in an inert atmosphere (argon atmosphere), and then fired at 1200 ° C. for 10 hours. The obtained fired product was lightly pulverized by hand in a mortar to obtain a zinc oxide powder. This zinc oxide-based powder had a tap density of 2.94 g / cm 3 . The zinc oxide powder used as a raw material has a tap density of 1.02 g / cm 3 , and the mixed powder (zinc oxide powder and titanium carbide powder) before firing has a tap density of 1.00 g / cm 3. Had. The tap density was determined by the same method as in Example 1.

<酸化亜鉛系焼結体の製造>
得られた酸化亜鉛系粉末を、ステンレス(SUS304)でできた金属製容器(外径:83mm、内径:80mm、高さ:78mm)に酸化亜鉛系粉末の体積変化がなくなるまで振動を付与しながら充填し、タップ密度を求めると2.94g/cmであった。理論密度が約5.6g/cmであることから、充填率は約53%であった。理論密度は実施例2と同様にして求めた。
<Manufacture of zinc oxide-based sintered body>
While applying vibration to the obtained zinc oxide-based powder in a metal container (outer diameter: 83 mm, inner diameter: 80 mm, height: 78 mm) made of stainless steel (SUS304) until there is no volume change of the zinc oxide-based powder. When the tap density was determined after filling, it was 2.94 g / cm 3 . Since the theoretical density was about 5.6 g / cm 3 , the filling rate was about 53%. The theoretical density was determined in the same manner as in Example 2.

金属製容器に酸化亜鉛系粉末を充填した後、実施例1と同様の手順でHIP処理を行い、円柱型の酸化亜鉛系焼結体を得た。この酸化亜鉛系焼結体を電子顕微鏡で観察したところ、空孔をほとんど有さず緻密な焼結体であった。この酸化亜鉛系焼結体の相対密度を実施例1と同様の方法で求めたところ、98.5%であった。   After filling a metal container with zinc oxide-based powder, HIP treatment was performed in the same procedure as in Example 1 to obtain a cylindrical zinc oxide-based sintered body. When this zinc oxide-based sintered body was observed with an electron microscope, it was a dense sintered body having almost no pores. When the relative density of this zinc oxide-based sintered body was determined in the same manner as in Example 1, it was 98.5%.

得られた酸化亜鉛系焼結体を研削および表面研磨に供し、直径50.8mmおよび厚さ3mmの円盤状に加工した。得られた加工物を、エネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析すると、ZnとTiと原子数比はZn:Ti=98.5:1.5であった。この原子数比は、仕込み時の原子数比であるZn:Ti=98.5:1.5と同じであり、亜鉛は揮散していないことがわかる。
酸化亜鉛系焼結体の結晶構造を、X線回折装置(理学電機(株)製、RINT2000)を用いて調べると、酸化亜鉛(ZnO)およびチタン酸亜鉛(ZnTiO)の結晶相の混合物であり、炭化チタンの結晶相は確認できなかった。
The obtained zinc oxide-based sintered body was subjected to grinding and surface polishing and processed into a disk shape having a diameter of 50.8 mm and a thickness of 3 mm. When the obtained workpiece was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 98.5: 1. It was 5. This atomic ratio is the same as Zn: Ti = 98.5: 1.5, which is the atomic ratio at the time of preparation, and it can be seen that zinc is not volatilized.
When the crystal structure of the zinc oxide-based sintered body is examined using an X-ray diffractometer (RINT2000, manufactured by Rigaku Corporation), the crystal phase of zinc oxide (ZnO) and zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ) It was a mixture, and the crystal phase of titanium carbide could not be confirmed.

銅板をバッキングプレートとして用い、得られた酸化亜鉛系焼結体を、インジウム半田でボンディングして、スパッタリングターゲットを得た。
得られたスパッタリングターゲットを用いて、実施例1と同様の手順で、スパッタリング法により透明導電膜を成膜し、透明導電基板を得た。成膜中、異常放電はほとんど発生せず、具体的には、約1時間のスパッタリングにおいて、異常放電に起因してスパッタリング装置の運転が停止した回数は3回以内であった。
A copper plate was used as a backing plate, and the obtained zinc oxide sintered body was bonded with indium solder to obtain a sputtering target.
Using the obtained sputtering target, a transparent conductive film was formed by a sputtering method in the same procedure as in Example 1 to obtain a transparent conductive substrate. During film formation, abnormal discharge hardly occurred. Specifically, in sputtering for about 1 hour, the number of times the operation of the sputtering apparatus was stopped due to abnormal discharge was within 3 times.

原料混合物の原子数比(仕込み時の原子数比)と得られた酸化亜鉛系焼結体の原子数比とが同じであり、極めて高密度の酸化亜鉛系焼結体が得られたことがわかる。したがって、酸化亜鉛系焼結体を加工して得られるターゲットを用いてスパッタリングを行うと、異常放電がほとんど発生せず安定して成膜できた。   The atomic ratio of the raw material mixture (the atomic ratio at the time of preparation) is the same as the atomic ratio of the obtained zinc oxide-based sintered body, and an extremely high-density zinc oxide-based sintered body was obtained. Recognize. Therefore, when sputtering was performed using a target obtained by processing a zinc oxide-based sintered body, abnormal discharge hardly occurred and a film could be stably formed.

(実施例5)
<酸化亜鉛系焼結体の製造>
実施例1で得られた焼成酸化亜鉛粉末、実施例1で用いた炭化チタン粉末、および実施例1で用いた酸化アルミニウム粉末を、亜鉛元素とチタン元素とアルミニウム元素との原子数比がZn:Ti:Al=99.0:0.7:0.3となるように用いた以外は、実施例1と同様の手順で酸化亜鉛系粉末を得た。
(Example 5)
<Manufacture of zinc oxide-based sintered body>
The calcined zinc oxide powder obtained in Example 1, the titanium carbide powder used in Example 1, and the aluminum oxide powder used in Example 1 have an atomic ratio of zinc element, titanium element, and aluminum element of Zn: A zinc oxide-based powder was obtained by the same procedure as in Example 1 except that Ti: Al = 99.0: 0.7: 0.3.

得られた酸化亜鉛系粉末を、ステンレス(SUS304)でできた金属製容器(外径:83mm、内径:80mm、高さ:78mm)に酸化亜鉛系粉末の体積変化がなくなるまで振動を付与しながら充填し、タップ密度を求めると3.89g/cmであった。理論密度が約5.6g/cmであることから、充填率は約69%であった。理論密度は実施例1と同様にして求めた。 While applying vibration to the obtained zinc oxide-based powder in a metal container (outer diameter: 83 mm, inner diameter: 80 mm, height: 78 mm) made of stainless steel (SUS304) until there is no volume change of the zinc oxide-based powder. It was 3.89 g / cm 3 when filled and the tap density was determined. Since the theoretical density was about 5.6 g / cm 3 , the filling rate was about 69%. The theoretical density was determined in the same manner as in Example 1.

金属製容器に酸化亜鉛系粉末を充填した後、実施例1と同様の手順でHIP処理を行い、円柱型の酸化亜鉛系焼結体を得た。この酸化亜鉛系焼結体を電子顕微鏡で観察したところ、空孔をほとんど有さず緻密な焼結体であった。この酸化亜鉛系焼結体の相対密度を実施例1と同様の方法で求めたところ98.5%であった。   After filling a metal container with zinc oxide-based powder, HIP treatment was performed in the same procedure as in Example 1 to obtain a cylindrical zinc oxide-based sintered body. When this zinc oxide-based sintered body was observed with an electron microscope, it was a dense sintered body having almost no pores. When the relative density of this zinc oxide-based sintered body was determined in the same manner as in Example 1, it was 98.5%.

酸化亜鉛系焼結体を研削および表面研磨に供し、直径50.8mmおよび厚さ3mmの円盤状に加工した。得られた加工物を、エネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析すると、ZnとTiとAlとの原子数比はZn:Ti:Al=99.0:0.7:0.3であった。この酸化亜鉛系焼結体のZnとTiとAlとの原子数比は、仕込み時の原子数比であるZn:Ti:Al=99.0:0.7:0.3と同じであり、亜鉛は揮散していないことがわかる。
酸化亜鉛系焼結体の結晶構造を、X線回折装置(理学電機(株)製、RINT2000)を用いて調べると、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸亜鉛(ZnTiO)およびアルミン酸亜鉛(ZnAl)の結晶相の混合物であり、炭化チタンの結晶相および酸化アルミニウムの結晶相は確認できなかった。
The zinc oxide-based sintered body was subjected to grinding and surface polishing, and processed into a disk shape having a diameter of 50.8 mm and a thickness of 3 mm. When the obtained workpiece was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn, Ti and Al was Zn: Ti: Al = 99. 0.0: 0.7: 0.3. The atomic ratio of Zn, Ti, and Al in this zinc oxide-based sintered body is the same as Zn: Ti: Al = 99.0: 0.7: 0.3, which is the atomic ratio at the time of preparation. It can be seen that zinc is not volatilized.
When the crystal structure of the zinc oxide based sintered body is examined using an X-ray diffractometer (RINT2000, manufactured by Rigaku Corporation), zinc oxide (ZnO), zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ), and zinc aluminate It was a mixture of crystal phases of (ZnAl 2 O 4 ), and the crystal phase of titanium carbide and the crystal phase of aluminum oxide could not be confirmed.

銅板をバッキングプレートとして用い、得られた酸化亜鉛系焼結体を、インジウム半田でボンディングして、スパッタリングターゲットを得た。
得られたスパッタリングターゲットを用いて、実施例1と同様の手順で、スパッタリング法により透明導電膜を成膜し、透明導電基板を得た。成膜中、異常放電はほとんど発生せず、具体的には、約1時間のスパッタリングにおいて、異常放電に起因してスパッタリング装置の運転が停止した回数は3回以内であった。
A copper plate was used as a backing plate, and the obtained zinc oxide sintered body was bonded with indium solder to obtain a sputtering target.
Using the obtained sputtering target, a transparent conductive film was formed by a sputtering method in the same procedure as in Example 1 to obtain a transparent conductive substrate. During film formation, abnormal discharge hardly occurred. Specifically, in sputtering for about 1 hour, the number of times the operation of the sputtering apparatus was stopped due to abnormal discharge was within 3 times.

原料混合物の原子数比(仕込み時の原子数比)と得られた酸化亜鉛系焼結体の原子数比とが同じであり、極めて高密度の酸化亜鉛系焼結体が得られたことがわかる。したがって、酸化亜鉛系焼結体を加工して得られるターゲットを用いてスパッタリングを行うと、異常放電がほとんど発生せず安定して成膜できた。   The atomic ratio of the raw material mixture (the atomic ratio at the time of preparation) is the same as the atomic ratio of the obtained zinc oxide-based sintered body, and an extremely high-density zinc oxide-based sintered body was obtained. Recognize. Therefore, when sputtering was performed using a target obtained by processing a zinc oxide-based sintered body, abnormal discharge hardly occurred and a film could be stably formed.

(実施例6)
<酸化亜鉛系焼結体の製造>
実施例1で得られた焼成酸化亜鉛粉末、および実施例1で用いた炭化チタン粉末を、亜鉛元素とチタン元素との原子数比がZn:Ti=95.0:5.0となるように用いた以外は、実施例1と同様の手順で酸化亜鉛系粉末を得た。
(Example 6)
<Manufacture of zinc oxide-based sintered body>
The calcined zinc oxide powder obtained in Example 1 and the titanium carbide powder used in Example 1 were prepared so that the atomic ratio of zinc element to titanium element was Zn: Ti = 95.0: 5.0. A zinc oxide-based powder was obtained in the same procedure as in Example 1 except that it was used.

得られた酸化亜鉛系粉末を、ステンレス(SUS304)でできた金属製容器(外径:83mm、内径:80mm、高さ:78mm)に酸化亜鉛系粉末の体積変化がなくなるまで振動を付与しながら充填し、タップ密度を求めると3.84g/cmであった。理論密度が約5.6g/cmであることから、充填率は約69%であった。理論密度は実施例2と同様にして求めた。 While applying vibration to the obtained zinc oxide-based powder in a metal container (outer diameter: 83 mm, inner diameter: 80 mm, height: 78 mm) made of stainless steel (SUS304) until there is no volume change of the zinc oxide-based powder. It was 3.84 g / cm 3 when filled and the tap density was determined. Since the theoretical density was about 5.6 g / cm 3 , the filling rate was about 69%. The theoretical density was determined in the same manner as in Example 2.

金属製容器に酸化亜鉛系粉末を充填した後、実施例1と同様の手順でHIP処理を行い、円柱型の酸化亜鉛系焼結体を得た。この酸化亜鉛系焼結体を電子顕微鏡で観察したところ、空孔をほとんど有さず緻密な焼結体であった。この酸化亜鉛系焼結体の相対密度を実施例1と同様の方法で求めたところ98.5%であった。   After filling a metal container with zinc oxide-based powder, HIP treatment was performed in the same procedure as in Example 1 to obtain a cylindrical zinc oxide-based sintered body. When this zinc oxide-based sintered body was observed with an electron microscope, it was a dense sintered body having almost no pores. When the relative density of this zinc oxide-based sintered body was determined in the same manner as in Example 1, it was 98.5%.

酸化亜鉛系焼結体を研削および表面研磨に供し、直径50.8mmおよび厚さ3mmの円盤状に加工した。得られた加工物を、エネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析すると、ZnとTiとの原子数比はZn:Ti=95.0:5.0であった。この酸化亜鉛系焼結体のZnとTiとの原子数比は、仕込み時の原子数比であるZn:Ti=95.0:5.0と同じであり、亜鉛は揮散していないことがわかる。
酸化亜鉛系焼結体の結晶構造を、X線回折装置(理学電機(株)製、RINT2000)を用いて調べると、酸化亜鉛(ZnO)およびチタン酸亜鉛(ZnTiO)の結晶相の混合物であり、炭化チタンの結晶相は確認できなかった。
The zinc oxide-based sintered body was subjected to grinding and surface polishing, and processed into a disk shape having a diameter of 50.8 mm and a thickness of 3 mm. When the obtained workpiece was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 95.0: 5. 0.0. In this zinc oxide-based sintered body, the atomic ratio of Zn and Ti is the same as that of Zn: Ti = 95.0: 5.0, which is the atomic ratio at the time of preparation, and zinc is not volatilized. Recognize.
When the crystal structure of the zinc oxide-based sintered body is examined using an X-ray diffractometer (RINT2000, manufactured by Rigaku Corporation), the crystal phase of zinc oxide (ZnO) and zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ) It was a mixture, and the crystal phase of titanium carbide could not be confirmed.

銅板をバッキングプレートとして用い、得られた酸化亜鉛系焼結体を、インジウム半田でボンディングして、スパッタリングターゲットを得た。
得られたスパッタリングターゲットを用いて、実施例1と同様の手順で、スパッタリング法により透明導電膜を成膜し、透明導電基板を得た。成膜中、異常放電はほとんど発生せず、具体的には、約1時間のスパッタリングにおいて、異常放電に起因してスパッタリング装置の運転が停止した回数は3回以内であった。
A copper plate was used as a backing plate, and the obtained zinc oxide sintered body was bonded with indium solder to obtain a sputtering target.
Using the obtained sputtering target, a transparent conductive film was formed by a sputtering method in the same procedure as in Example 1 to obtain a transparent conductive substrate. During film formation, abnormal discharge hardly occurred. Specifically, in sputtering for about 1 hour, the number of times the operation of the sputtering apparatus was stopped due to abnormal discharge was within 3 times.

原料混合物の原子数比(仕込み時の原子数比)と得られた酸化亜鉛系焼結体の原子数比とが同じであり、極めて高密度の酸化亜鉛系焼結体が得られたことがわかる。したがって、酸化亜鉛系焼結体を加工して得られるターゲットを用いてスパッタリングを行うと、異常放電がほとんど発生せず安定して成膜できた。   The atomic ratio of the raw material mixture (the atomic ratio at the time of preparation) is the same as the atomic ratio of the obtained zinc oxide-based sintered body, and an extremely high-density zinc oxide-based sintered body was obtained. Recognize. Therefore, when sputtering was performed using a target obtained by processing a zinc oxide-based sintered body, abnormal discharge hardly occurred and a film could be stably formed.

(実施例7)
<酸化亜鉛系焼結体の製造>
実施例1で得られた焼成酸化亜鉛粉末、実施例1で用いた炭化チタン粉末、および実施例1で用いた酸化アルミニウム粉末を、亜鉛元素とチタン元素とアルミニウム元素との原子数比がZn:Ti:Al=94.5:3.5:2.0となるように用いた以外は、実施例1と同様の手順で酸化亜鉛系粉末を得た。
(Example 7)
<Manufacture of zinc oxide-based sintered body>
The calcined zinc oxide powder obtained in Example 1, the titanium carbide powder used in Example 1, and the aluminum oxide powder used in Example 1 have an atomic ratio of zinc element, titanium element, and aluminum element of Zn: A zinc oxide-based powder was obtained in the same procedure as in Example 1 except that Ti: Al = 94.5: 3.5: 2.0 was used.

得られた酸化亜鉛系粉末を、ステンレス(SUS304)でできた金属製容器(外径:83mm、内径:80mm、高さ:78mm)に酸化亜鉛系粉末の体積変化がなくなるまで振動を付与しながら充填し、タップ密度を求めると3.82g/cmであった。理論密度が約5.6g/cmであることから、充填率は約68%であった。理論密度は実施例1と同様にして求めた。 While applying vibration to the obtained zinc oxide-based powder in a metal container (outer diameter: 83 mm, inner diameter: 80 mm, height: 78 mm) made of stainless steel (SUS304) until there is no volume change of the zinc oxide-based powder. When the tap density was determined after filling, it was 3.82 g / cm 3 . Since the theoretical density was about 5.6 g / cm 3 , the filling rate was about 68%. The theoretical density was determined in the same manner as in Example 1.

金属製容器に酸化亜鉛系粉末を充填した後、実施例1と同様の手順でHIP処理を行い、円柱型の酸化亜鉛系焼結体を得た。この酸化亜鉛系焼結体を電子顕微鏡で観察したところ、空孔をほとんど有さず緻密な焼結体であった。この酸化亜鉛系焼結体の相対密度を実施例1と同様の方法で求めたところ98.5%であった。   After filling a metal container with zinc oxide-based powder, HIP treatment was performed in the same procedure as in Example 1 to obtain a cylindrical zinc oxide-based sintered body. When this zinc oxide-based sintered body was observed with an electron microscope, it was a dense sintered body having almost no pores. When the relative density of this zinc oxide-based sintered body was determined in the same manner as in Example 1, it was 98.5%.

酸化亜鉛系焼結体を研削および表面研磨に供し、直径50.8mmおよび厚さ3mmの円盤状に加工した。得られた加工物を、エネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析すると、ZnとTiとAlとの原子数比はZn:Ti:Al=94.5:3.5:2.0であった。この酸化亜鉛系焼結体のZnとTiとAlとの原子数比は、仕込み時の原子数比であるZn:Ti:Al=94.5:3.5:2.0と同じであり、亜鉛は揮散していないことがわかる。
酸化亜鉛系焼結体の結晶構造を、X線回折装置(理学電機(株)製、RINT2000)を用いて調べると、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸亜鉛(ZnTiO)およびアルミン酸亜鉛(ZnAl)の結晶相の混合物であり、炭化チタンの結晶相および酸化アルミニウムの結晶相は確認できなかった。
The zinc oxide-based sintered body was subjected to grinding and surface polishing, and processed into a disk shape having a diameter of 50.8 mm and a thickness of 3 mm. When the obtained workpiece was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn, Ti and Al was Zn: Ti: Al = 94. .5: 3.5: 2.0. The atomic ratio of Zn, Ti and Al in this zinc oxide-based sintered body is the same as Zn: Ti: Al = 94.5: 3.5: 2.0, which is the atomic ratio at the time of preparation. It can be seen that zinc is not volatilized.
When the crystal structure of the zinc oxide based sintered body is examined using an X-ray diffractometer (RINT2000, manufactured by Rigaku Corporation), zinc oxide (ZnO), zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ), and zinc aluminate It was a mixture of crystal phases of (ZnAl 2 O 4 ), and the crystal phase of titanium carbide and the crystal phase of aluminum oxide could not be confirmed.

銅板をバッキングプレートとして用い、得られた酸化亜鉛系焼結体を、インジウム半田でボンディングして、スパッタリングターゲットを得た。
得られたスパッタリングターゲットを用いて、実施例1と同様の手順で、スパッタリング法により透明導電膜を成膜し、透明導電基板を得た。成膜中、異常放電はほとんど発生せず、具体的には、約1時間のスパッタリングにおいて、異常放電に起因してスパッタリング装置の運転が停止した回数は3回以内であった。
A copper plate was used as a backing plate, and the obtained zinc oxide sintered body was bonded with indium solder to obtain a sputtering target.
Using the obtained sputtering target, a transparent conductive film was formed by a sputtering method in the same procedure as in Example 1 to obtain a transparent conductive substrate. During film formation, abnormal discharge hardly occurred. Specifically, in sputtering for about 1 hour, the number of times the operation of the sputtering apparatus was stopped due to abnormal discharge was within 3 times.

原料混合物の原子数比(仕込み時の原子数比)と得られた酸化亜鉛系焼結体の原子数比とが同じであり、極めて高密度の酸化亜鉛系焼結体が得られたことがわかる。したがって、酸化亜鉛系焼結体を加工して得られるターゲットを用いてスパッタリングを行うと、異常放電がほとんど発生せず安定して成膜できた。   The atomic ratio of the raw material mixture (the atomic ratio at the time of preparation) is the same as the atomic ratio of the obtained zinc oxide-based sintered body, and an extremely high-density zinc oxide-based sintered body was obtained. Recognize. Therefore, when sputtering was performed using a target obtained by processing a zinc oxide-based sintered body, abnormal discharge hardly occurred and a film could be stably formed.

(実施例8)
<酸化亜鉛系焼結体の製造>
実施例1で得られた焼成酸化亜鉛粉末、実施例1で用いた炭化チタン粉末、および炭化アルミニウム粉末(Al:(株)高純度化学研究所製「ALI03PB」、純度99.9%、平均粒径1.0μm)を、亜鉛元素とチタン元素とアルミニウム元素との原子数比がZn:Ti:Al=98.5:1.0:0.5となるように用いた以外は、実施例1と同様の手順で酸化亜鉛系粉末を得た。
(Example 8)
<Manufacture of zinc oxide-based sintered body>
The calcined zinc oxide powder obtained in Example 1, the titanium carbide powder used in Example 1, and the aluminum carbide powder (Al 4 C 3 : “ALI03PB” manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99.9% And an average particle size of 1.0 μm) except that the atomic ratio of zinc element, titanium element and aluminum element was Zn: Ti: Al = 98.5: 1.0: 0.5, A zinc oxide powder was obtained in the same procedure as in Example 1.

得られた酸化亜鉛系粉末を、ステンレス(SUS304)でできた金属製容器(外径:83mm、内径:80mm、高さ:78mm)に酸化亜鉛系粉末の体積変化がなくなるまで振動を付与しながら充填し、タップ密度を求めると3.82g/cmであった。理論密度が約5.6g/cmであることから、充填率は約68%であった。理論密度は以下の式により求めた。
理論密度=(酸化亜鉛の単体密度×混合質量比)+(炭化チタンの単体密度×混合質量比)+(炭化アルミニウムの単体密度×混合質量比)
While applying vibration to the obtained zinc oxide-based powder in a metal container (outer diameter: 83 mm, inner diameter: 80 mm, height: 78 mm) made of stainless steel (SUS304) until there is no volume change of the zinc oxide-based powder. When the tap density was determined after filling, it was 3.82 g / cm 3 . Since the theoretical density was about 5.6 g / cm 3 , the filling rate was about 68%. The theoretical density was determined by the following formula.
Theoretical density = (Zinc oxide simple substance density x mixing mass ratio) + (Titanium carbide simple substance density x mixing mass ratio) + (Aluminum carbide simple substance density x mixing mass ratio)

金属製容器に酸化亜鉛系粉末を充填した後、実施例1と同様の手順でHIP処理を行い、円柱型の酸化亜鉛系焼結体を得た。この酸化亜鉛系焼結体を電子顕微鏡で観察したところ、空孔をほとんど有さず緻密な焼結体であった。この酸化亜鉛系焼結体の相対密度を実施例1と同様の方法で求めたところ98.5%であった。   After filling a metal container with zinc oxide-based powder, HIP treatment was performed in the same procedure as in Example 1 to obtain a cylindrical zinc oxide-based sintered body. When this zinc oxide-based sintered body was observed with an electron microscope, it was a dense sintered body having almost no pores. When the relative density of this zinc oxide-based sintered body was determined in the same manner as in Example 1, it was 98.5%.

酸化亜鉛系焼結体を研削および表面研磨に供し、直径50.8mmおよび厚さ3mmの円盤状に加工した。得られた加工物を、エネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析すると、ZnとTiとAlとの原子数比はZn:Ti:Al=98.5:1.0:0.5であった。この酸化亜鉛系焼結体のZnとTiとAlとの原子数比は、仕込み時の原子数比であるZn:Ti:Al=98.5:1.0:0.5と同じであり、亜鉛は揮散していないことがわかる。
酸化亜鉛系焼結体の結晶構造を、X線回折装置(理学電機(株)製、RINT2000)を用いて調べると、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸亜鉛(ZnTiO)およびアルミン酸亜鉛(ZnAl)の結晶相の混合物であり、炭化チタンの結晶相および炭化アルミニウムの結晶相は確認できなかった。
The zinc oxide-based sintered body was subjected to grinding and surface polishing, and processed into a disk shape having a diameter of 50.8 mm and a thickness of 3 mm. When the obtained workpiece was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn, Ti and Al was Zn: Ti: Al = 98. .5: 1.0: 0.5. The atomic ratio of Zn, Ti, and Al in this zinc oxide-based sintered body is the same as Zn: Ti: Al = 98.5: 1.0: 0.5, which is the atomic ratio at the time of preparation. It can be seen that zinc is not volatilized.
When the crystal structure of the zinc oxide based sintered body is examined using an X-ray diffractometer (RINT2000, manufactured by Rigaku Corporation), zinc oxide (ZnO), zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ), and zinc aluminate It was a mixture of crystal phases of (ZnAl 2 O 4 ), and the crystal phase of titanium carbide and the crystal phase of aluminum carbide could not be confirmed.

銅板をバッキングプレートとして用い、得られた酸化亜鉛系焼結体を、インジウム半田でボンディングして、スパッタリングターゲットを得た。
得られたスパッタリングターゲットを用いて、実施例1と同様の手順で、スパッタリング法により透明導電膜を成膜し、透明導電基板を得た。成膜中、異常放電はほとんど発生せず、具体的には、約1時間のスパッタリングにおいて、異常放電に起因してスパッタリング装置の運転が停止した回数は3回以内であった。
A copper plate was used as a backing plate, and the obtained zinc oxide sintered body was bonded with indium solder to obtain a sputtering target.
Using the obtained sputtering target, a transparent conductive film was formed by a sputtering method in the same procedure as in Example 1 to obtain a transparent conductive substrate. During film formation, abnormal discharge hardly occurred. Specifically, in sputtering for about 1 hour, the number of times the operation of the sputtering apparatus was stopped due to abnormal discharge was within 3 times.

原料混合物の原子数比(仕込み時の原子数比)と得られた酸化亜鉛系焼結体の原子数比とが同じであり、極めて高密度の酸化亜鉛系焼結体が得られたことがわかる。したがって、酸化亜鉛系焼結体を加工して得られるターゲットを用いてスパッタリングを行うと、異常放電がほとんど発生せず安定して成膜できた。   The atomic ratio of the raw material mixture (the atomic ratio at the time of preparation) is the same as the atomic ratio of the obtained zinc oxide-based sintered body, and an extremely high-density zinc oxide-based sintered body was obtained. Recognize. Therefore, when sputtering was performed using a target obtained by processing a zinc oxide-based sintered body, abnormal discharge hardly occurred and a film could be stably formed.

(比較例1)
<酸化亜鉛系焼結体の製造>
タップ密度が1.02g/cmである酸化亜鉛粉末(ZnO:和光純薬工業(株)製、特級)と酸化チタン(TiO(II):(株)高純度化学研究所製)を、亜鉛元素とチタン元素とアルミニウム元素との原子数比がZn:Ti:Al=96.5:3.0:0.5となるように合計で500g秤量し、ポリプロピレン製容器に入れた。次いで、混合溶媒としてエタノール600gを入れ、湿式ボールミル混合法により湿式混合した。この湿式混合は、ボールとして硬質ZrOボール(2mmφ)を用い、卓上型ボールミルを用いて4時間行った。湿式混合後のスラリーを取り出し、ボールを篩いによって除去し、エタノールをエバポレーターによって除去して混合粉末を得た。
実施例1と同様の手順で、得られた混合粉末のタップ密度を求めたところ、1.01g/cmであった。
(Comparative Example 1)
<Manufacture of zinc oxide-based sintered body>
Zinc oxide powder (ZnO: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and titanium oxide (TiO (II): manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) having a tap density of 1.02 g / cm 3 were dissolved in zinc. A total of 500 g was weighed so that the atomic ratio of the element, titanium element, and aluminum element was Zn: Ti: Al = 96.5: 3.0: 0.5, and placed in a polypropylene container. Next, 600 g of ethanol was added as a mixed solvent, and wet mixed by a wet ball mill mixing method. This wet mixing was carried out for 4 hours using a hard ZrO 2 ball ( 2 mmφ) as a ball and using a desktop ball mill. The slurry after wet mixing was taken out, the balls were removed by sieving, and ethanol was removed by an evaporator to obtain a mixed powder.
When the tap density of the obtained mixed powder was determined in the same procedure as in Example 1, it was 1.01 g / cm 3 .

この混合粉末を用いて、実施例1と同様の手順でHIP処理を行ったところ、HIP処理中に金属製容器が破裂し、混合粉末がHIP処理装置内に飛散し、酸化亜鉛系焼結体を作製することが出来なかった。
得られた混合粉末の理論密度が約5.6g/cmであることから、充填率が約18%であることがわかる。なお、理論密度は実施例1と同様にして求めた。このように、酸化亜鉛系粉末の充填率が約18%と極めて低く、金属製容器の収縮率が82%となるため、混合粉末の収縮に金属製容器の収縮が追随できず、金属製容器が破裂してしまった。
Using this mixed powder, the HIP process was performed in the same procedure as in Example 1. As a result, the metallic container burst during the HIP process, and the mixed powder was scattered in the HIP processing apparatus, resulting in a zinc oxide-based sintered body. Could not be made.
Since the theoretical density of the obtained mixed powder is about 5.6 g / cm 3 , it can be seen that the filling rate is about 18%. The theoretical density was determined in the same manner as in Example 1. As described above, the filling rate of the zinc oxide-based powder is as low as about 18%, and the shrinkage rate of the metal container is 82%. Therefore, the shrinkage of the metal container cannot follow the shrinkage of the mixed powder. Has burst.

Claims (12)

炭化チタン粉末と、2.8g/cm以上のタップ密度を有する焼成酸化亜鉛粉末とを混合して得られる、2.8g/cm以上のタップ密度を有する酸化亜鉛系粉末であって、
全金属原子数に対してチタンの原子数の割合が0.2%以上5%以下となるように、前記炭化チタン粉末が含有され、
前記2.8g/cm以上のタップ密度を有する焼成酸化亜鉛粉末が、2.8g/cm未満のタップ密度を有する原料酸化亜鉛粉末を焼成して得られる、
ことを特徴とする、2.8g/cm以上のタップ密度を有する酸化亜鉛系粉末。
A titanium carbide powder, obtained by mixing the calcined zinc oxide powder having a 2.8 g / cm 3 or more tap density, a zinc oxide-based powder having a 2.8 g / cm 3 or more tap density,
The titanium carbide powder is contained so that the ratio of the number of titanium atoms to the total number of metal atoms is 0.2% or more and 5% or less,
The calcined zinc oxide powder having a tap density of 2.8 g / cm 3 or more is obtained by calcining a raw material zinc oxide powder having a tap density of less than 2.8 g / cm 3 .
A zinc oxide-based powder having a tap density of 2.8 g / cm 3 or more.
酸化ガリウム粉末、酸化アルミニウム粉末および炭化アルミニウム粉末からなる群より選択される少なくとも1種が、全金属原子数に対して、ガリウムまたはアルミニウムの原子数の割合が0.1%以上2.5%以下となるように、さらに含有される、請求項1に記載の酸化亜鉛系粉末。   At least one selected from the group consisting of gallium oxide powder, aluminum oxide powder and aluminum carbide powder has a ratio of the number of gallium or aluminum atoms of 0.1% to 2.5% with respect to the total number of metal atoms The zinc oxide-based powder according to claim 1, further contained so that 炭化チタン粉末と、2.8g/cm未満のタップ密度を有する原料酸化亜鉛粉末との混合物を焼成して得られる、2.8g/cm以上のタップ密度を有する酸化亜鉛系粉末であって、
全金属原子数に対してチタンの原子数の割合が0.2%以上5%以下となるように、前記炭化チタン粉末が含有される、
ことを特徴とする、2.8g/cm以上のタップ密度を有する酸化亜鉛系粉末。
A titanium carbide powder, obtained by calcining a mixture of raw material zinc oxide powder having a tap density less than 2.8 g / cm 3, a zinc oxide-based powder having a 2.8 g / cm 3 or more tap density ,
The titanium carbide powder is contained so that the ratio of the number of titanium atoms to the total number of metal atoms is 0.2% or more and 5% or less.
A zinc oxide-based powder having a tap density of 2.8 g / cm 3 or more.
前記混合物が、酸化ガリウム粉末、酸化アルミニウム粉末および炭化アルミニウム粉末からなる群より選択される少なくとも1種を、全金属原子数に対して、ガリウムまたはアルミニウムの原子数の割合が0.1%以上2.5%以下となるように、さらに含有する、請求項3に記載の酸化亜鉛系粉末。   When the mixture is at least one selected from the group consisting of gallium oxide powder, aluminum oxide powder and aluminum carbide powder, the ratio of the number of atoms of gallium or aluminum to the total number of metal atoms is 0.1% or more 2 The zinc oxide-based powder according to claim 3, further containing so as to be 5% or less. 前記焼成が、酸化性雰囲気中にて900〜1400℃で行われる、請求項1または2に記載の酸化亜鉛系粉末。   The zinc oxide-based powder according to claim 1 or 2, wherein the firing is performed at 900 to 1400 ° C in an oxidizing atmosphere. 前記焼成が、非酸化性雰囲気中にて900〜1300℃で行われる、請求項1〜4のいずれかに記載の酸化亜鉛系粉末。   The zinc oxide-based powder according to any one of claims 1 to 4, wherein the firing is performed at 900 to 1300 ° C in a non-oxidizing atmosphere. 前記原料酸化亜鉛粉末が、0.5〜1.2g/cmのタップ密度を有する、請求項1〜6のいずれかに記載の酸化亜鉛系粉末。 The zinc oxide-based powder according to any one of claims 1 to 6, wherein the raw material zinc oxide powder has a tap density of 0.5 to 1.2 g / cm 3 . 請求項1〜7のいずれかに記載の酸化亜鉛系粉末を金属製容器に充填し、カプセル熱間等方加圧焼結を行う工程を含む、酸化亜鉛系焼結体の製造方法。   A method for producing a zinc oxide-based sintered body, comprising a step of filling a metal container with the zinc oxide-based powder according to any one of claims 1 to 7 and subjecting the capsule to hot isostatic pressing. 前記カプセル熱間等方加圧焼結における焼結温度が900〜1400℃であり、焼結体の相対密度を98%以上とする、請求項8に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 8, wherein a sintering temperature in the capsule hot isostatic pressing is 900 to 1400 ° C., and a relative density of the sintered body is 98% or more. 前記カプセル熱間等方加圧焼結が、不活性ガス雰囲気下で行われる、請求項8または9に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 8 or 9, wherein the capsule hot isostatic pressing is performed in an inert gas atmosphere. 前記カプセル熱間等方加圧焼結が、50MPa以上の圧力条件下で行われる、請求項8〜10のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 8 to 10, wherein the capsule hot isostatic pressing is performed under a pressure condition of 50 MPa or more. スパッタリング法、イオンプレーティング法、パルスレーザーデポジション(PLD)法またはエレクトロンビーム(EB)蒸着法による成膜に用いられるターゲットであって、
請求項8〜11のいずれかに記載の製造方法により得られた酸化亜鉛系焼結体を加工して得られるターゲット。
A target used for film formation by sputtering, ion plating, pulsed laser deposition (PLD) or electron beam (EB) vapor deposition,
The target obtained by processing the zinc oxide-type sintered compact obtained by the manufacturing method in any one of Claims 8-11.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108585908A (en) * 2018-06-12 2018-09-28 佛山市华强协兴陶瓷有限公司 A kind of preparation method of the high tenacity without electromagnetic shielding ceramic composite

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