JP2014172783A - 酸化亜鉛粉末及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】体積抵抗値の低い薄膜を成膜することが可能なターゲット材の原料として好適に使用できる酸化亜鉛粉末及びその製造方法を提供する。
【解決手段】平均粒径が５０〜３００ｎｍの酸化亜鉛粉末であって、加速電圧が２０ｋＶの電子を照射して得られるカソードルミネッセンスの発光スペクトルのうち、波長３８０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度をＩ_３８０と規定し、波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度をＩ_５５０と規定し、波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークのピーク波長をλ_５５０と規定したときに、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０≦１かつλ_５５０≧５５０ｎｍである。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸化亜鉛粉末及びその製造方法に関し、特に、ターゲット材の材料として好適に使用できる酸化亜鉛粉末及びその製造方法に関する。

フラットパネルディスプレイや太陽電池、タッチパネルなどの分野では、基板上に透明導電膜を形成した透明電極が広く用いられている。一般に、透明導電膜は、その原料となる金属あるいは金属酸化物を焼結等により所定形状に成形したターゲット材を使用し、スパッタリング等の成膜技術を用いてターゲット材の金属あるいは金属酸化物を基板上に成膜することで形成される。

従来、透明導電膜としては、スズをドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）などの材料が用いられてきたが、インジウムは希少金属で高価であることから、近年、インジウムよりも安価な代替材料の研究開発が進んでいる。このような代替材料として、材料資源が比較的豊富な酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いたターゲット材が注目されている。

特許文献１には、アルミニウムを含有し、低抵抗の薄膜を安定して形成することが可能な酸化亜鉛系ターゲットが記載されている。また、特許文献２には、良好な結晶性を有する膜を高い成膜速度で大面積に成膜した酸化亜鉛薄膜が記載されている。さらに、特許文献３には、粒度分布の幅が狭く、可視光領域と紫外領域の各々最大発光強度の比が０．２以下のＺｎＯ薄膜を形成可能な酸化亜鉛超微粒子分散溶液が記載されている。

特開２０１０−８４１７７号公報（要約、請求項１など） 特開２００９−１９７３３３号公報（要約、請求項１など） ＷＯ２００９／１０７６７４号公報（要約、請求項１など）

従来の酸化亜鉛粉末は、酸素欠陥が多く、かつ欠陥のエネルギー準位（欠陥準位）のエネルギーが高いため、得られるターゲット材は、酸素欠陥が多く、結晶性が悪いものが多い。さらに、このようなターゲット材を使用して成膜した透明導電膜（薄膜）は、アルゴンなどの不活性ガスのみをスパッタリングガスとして成膜を行った場合は、キャリア濃度が低く、体積抵抗値が高くなりすぎる傾向がある。このため、体積抵抗値を低くする目的で不活性ガスに水素ガスを加える必要があり、成膜コストが上昇したり、水素ガスが原因による膜の欠陥を生じやすくなったりする。

本発明の目的は、体積抵抗値の低い薄膜を成膜することが可能なターゲット材の原料として好適に使用できる酸化亜鉛粉末を提供することにある。

本発明は、平均粒径が５０〜３００ｎｍの酸化亜鉛粉末であって、加速電圧が２０ｋＶの電子を照射して得られるカソードルミネッセンスの発光スペクトルのうち、波長３８０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度をＩ_３８０と規定し、波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度をＩ_５５０と規定し、波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークのピーク波長をλ_５５０と規定したときに、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０≦１かつλ_５５０≧５５０ｎｍであることを特徴とする酸化亜鉛粉末である。

この場合において、５５０ｎｍ≦λ_５５０≦５８０ｎｍであることが好ましい。

また、本発明は、上記のいずれかに記載の酸化亜鉛粉末の製造方法であって、金属亜鉛を加熱して蒸発させて亜鉛蒸気を発生させる工程と、前記亜鉛蒸気に酸化性ガスを接触させて酸化亜鉛を生成させる工程と、を備え、前記酸化性ガス中に含まれる酸素の量（Ｏ）と前記亜鉛蒸気（Ｚｎ）とのモル比率（Ｏ／Ｚｎ）が１０〜５０の範囲内であり、前記酸化亜鉛を加熱する際の加熱温度が９００〜１１００℃の範囲内であることを特徴とする酸化亜鉛粉末の製造方法である。

本発明によれば、酸素欠陥が少なく、かつ欠陥準位のエネルギーが低い酸化亜鉛粉末を提供することができるため、これをターゲット材に用いることで、体積抵抗値の低い薄膜を成膜することが可能となる。また、本発明によれば、このような特性を備えた酸化亜鉛粉末を製造することが可能となる。

酸化亜鉛粉末のカソードルミネッセンス法によるスペクトルを模式的に示した図である。 酸化亜鉛粉末の製造装置の一例である。 実施例に係る酸化亜鉛粉末のカソードルミネッセンス法によるスペクトルである。 実施例に係るターゲット材のカソードルミネッセンス法によるスペクトルである。 実施例に係るターゲット材を用いて製膜した薄膜の特性を示したグラフである。

＜酸化亜鉛粉末＞
本発明の酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末（以下、単に「酸化亜鉛粉末」という）は、平均粒径が５０〜３００ｎｍであり、加速電圧が２０ｋＶの電子を照射して得られるカソードルミネッセンスの発光スペクトルのうち、波長３８０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度をＩ_３８０と規定し、波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度をＩ_５５０と規定し、波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークのピーク波長をλ_５５０と規定したときに、
Ｉ_５５０／Ｉ_３８０≦１ ・・・条件（１）
かつ
λ_５５０≧５５０ｎｍ ・・・条件（２）
である。

この酸化亜鉛粉末は、平均粒径が５０〜３００ｎｍの範囲内であり、より好ましくは８０〜２５０ｎｍの範囲内であり、特に好ましくは１００〜２００ｎｍの範囲内である。平均粒径が５０ｎｍを下回ると、嵩高く造粒時等のハンドリングが難しい。反対に、平均粒径が３００ｎｍを上回ると、ターゲット材がち密になりにくくなる。なお、本明細書において平均粒径は、後述する実施例にも記載しているようにＢＥＴ換算径を採用するものとする。

また、酸化亜鉛粉末は、上記の条件（１）と条件（２）を兼ね備えた特性を有しているため、酸素欠陥の量が少なく、かつ欠陥準位が低いという優れた性質を有する。以下、この点について図１を参照して説明する。

図１は、本発明の酸化亜鉛粉末をカソードルミネッセンス（ＣＬ）法で測定したスペクトルを模式的に示したものである。カソードルミネッセンス法とは、試料に電子銃から電子線を照射し、励起された発光（カソードルミネッセンス）を測定する方法である。波長３８０ｎｍ付近に位置する発光ピークは、ＺｎＯ固有の発光であり、バンドギャップ、励起子再結合等に基づく発光を示している。また、５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークは、ＺｎＯの酸素欠陥等の欠陥準位に起因する発光であり、酸素欠陥の量や欠損準位などを示している。

酸化亜鉛粉末は、上記の条件（１）の性質、すなわち、波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度Ｉ_５５０が、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０≦１と相対的に低いことから、酸素欠陥の相対量が少ない。また、酸化亜鉛粉末は、上記の条件（２）の性質、すなわち、波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークのピーク波長が５５０ｎｍ以上の長波長側にシフトしているため、欠陥準位のエネルギーが低い。

条件（１）において、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０の値は１以下であるが、より好ましくは０．５以下であり、さらに好ましくは０．３以下である。Ｉ_５５０／Ｉ_３８０の値が大きすぎると、酸素欠陥が多くなりすぎる。

条件（２）において、λ_５５０は５５０ｎｍ以上であるが、より好ましくは５５０〜５８０ｎｍの範囲内であり、さらに好ましくは５５５〜５７５ｎｍの範囲内である。λ_５５０が短波長側にシフトしすぎると、欠陥準位のエネルギーが高くなりすぎる。

なお、本明細書において「加速電圧が２０ｋＶの電子を照射して得られるカソードルミネッセンスの発光スペクトル」とは、具体的には、後述する実施例に記載の条件下で、加速電圧が２０ｋＶにて行うことで得られる発光スペクトルを意味する。また、「波長３８０ｎｍ付近」とは、波長３８０ｎｍを中心としてその近傍を意味し、具体的には３５０〜４１０ｎｍの範囲を示している。また、「波長５５０ｎｍ付近」とは、波長５５０ｎｍを中心としてその近傍を意味し、具体的には５２０〜５８０ｎｍの範囲を示している。

＜酸化亜鉛粉末の製造方法＞
次に、本発明の酸化亜鉛粉末の製造方法について説明する。酸化亜鉛粉末は、例えば気相酸化法で製造することができる。酸化亜鉛粉末の製造方法は、金属亜鉛を加熱して蒸発させて亜鉛蒸気を発生させる工程と、この亜鉛蒸気に酸化性ガスを接触させて酸化することで酸化亜鉛を生成させる工程と、を備える。

以下、酸化亜鉛粉末の製造方法の一例について説明する。図２は、酸化亜鉛粉末の製造装置１０を示した模式図である。まず、原料である金属亜鉛を亜鉛蒸気発生容器１２内に供給する。金属亜鉛の供給量、供給条件は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されず、例えば、フランス法で採用される公知の範囲であればよい。次に、亜鉛蒸気発生容器１２内の金属亜鉛を熱源２４によって亜鉛の沸点以上、例えば９５０℃以上、好ましくは１０００〜１１５０℃に加熱し、亜鉛融液２２を介して亜鉛蒸気を発生させる。発生した亜鉛蒸気は、貫通孔２０から酸化反応容器１８に流入する。

亜鉛蒸気１４が酸化反応容器１８に流入される際、貫通孔２０の閉塞防止等のため、アルゴン、ヘリウム、又は窒素等の不活性ガスをキャリアガスとして用いることが好ましい。このようなキャリアガスは、例えば、亜鉛融液２２と蓋体２５との間から供給される。キャリアガスの供給量は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されず、例えば、フランス法で採用される公知の範囲であればよい。また、酸化反応容器へ流入する亜鉛蒸気の量及び濃度は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されず、例えば、フランス法で採用される公知の範囲であればよい。

酸化反応容器１８に流入された亜鉛蒸気１４は、酸化性ガス供給ノズル２８から供給された酸化性ガス１６に接し、これによって直ちに酸化されて酸化亜鉛のクラスタを形成する。このクラスタは、粒成長して酸化亜鉛微粒子となる。酸化性ガスの供給量、酸化性ガスと亜鉛蒸気の接触方法等の、酸化反応の条件は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されず、フランス法で採用される公知の範囲で酸化反応を実施することができる。生成した酸化亜鉛微粒子は、酸化亜鉛排出口３０からバグフィルタ等の製品捕集器（図示せず）へと導かれて捕集される。

酸化亜鉛粉末は、上記製造方法における諸条件（亜鉛蒸気発生容器の加熱温度、酸化性ガス供給量等）を調整することにより得ることができる。

例えば、酸化性ガス中Ｏ量と亜鉛蒸気量のモル比率（以後Ｏ／Ｚｎ）を高くすることにより、ＣＬスペクトルにおける５５０ｎｍ付近の発光ピークのピーク波長λ_５５０を５５０ｎｍ以上の長波長に制御することができる。ただし、Ｏ／Ｚｎが高くなりすぎると、λ_５５０は５５０ｎｍより短波長となり、好ましくない。一例として亜鉛蒸気発生容器（内径１５０ｍｍ、高さ２００ｍｍ）、酸化反応容器（内径２００ｍｍ、高さ４００ｍｍ）を用いた場合、Ｏ／Ｚｎが１０〜５０でλ_５５０≧５５０ｎｍを得ることができる。

また、例えば、亜鉛蒸気発生容器の加熱温度を低くすることにより、ＣＬスペクトルにおける３８０ｎｍ付近の発光ピークの最大発光強度Ｉ_３８０と５５０ｎｍ付近の発光ピークの最大発光強度Ｉ_５５０の比、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０を１以下に制御することができる。加熱温度を低くし過ぎると亜鉛蒸気の蒸発量が少なくなりすぎるため、加熱温度は９００℃〜１１００℃の範囲内が好ましく、１０００℃程度がより好ましいが、上記範囲に限定されるものではない。

＜ターゲット材＞
次に、本発明の酸化亜鉛粉末を用いたターゲット材（以下、単に「ターゲット材」という）について説明する。上記の酸化亜鉛粉末は、スパッタリング用のターゲット材の原料として好適に用いることができる。特に、アルミニウムを含有するＡＺＯターゲット材に好ましく使用することができる。以下、ターゲット材について説明する。

ターゲット材は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）とアルミニウム（Ａｌ）とを含む焼結体からなり、カソードルミネッセンス法における波長３８０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度をＩ_３８０と規定し、波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度をＩ_５５０と規定したときに、
Ｉ_５５０／Ｉ_３８０≦７ ・・・条件（３）
である。

ターゲット材は、Ａｌが固溶したＺｎＯ相(ＺｎＯ：Ａｌ)と、ＺｎとＡｌを含むスピネル相とから構成される。ターゲット材の組成はＺｎＯとＡｌ_２Ｏ_３に換算した重量比（ＺｎＯ：Ａｌ_２Ｏ_３）において、９９：１〜９５：５の範囲内が好ましく、９９：１〜９９：３の範囲内がより好ましい。Ａｌが少ないと生成するキャリアが少なく、多いと得られる透明導電膜の透過率が低下しやすくなる。

また、ターゲット材は、上記の条件（３）の特性を有しているため、酸素欠陥の量が少なく、かつ欠陥準位が低いという優れた性質を有する。このため、このターゲット材を用いて製膜した場合、不活性ガス雰囲気中で成膜を行っても、得られる薄膜はキャリア濃度が高く、体積抵抗値が低くなり、従来のように成膜の際に水素ガスを導入する必要がなくなる。

以下、条件（３）について説明する。カソードルミネッセンス法の説明は、上述したとおりなので詳細は割愛する。３８０ｎｍ付近の発光は、上述したようにＺｎＯに固有の発光であるほか、ＺｎＯ：Ａｌのバンド間遷移や励起子再結合に起因する発光であり、ＺｎＯ：Ａｌの結晶性の良好さ、Ａｌ固容量（Ａｌ_Ｚｎあるいは、Aｌ_格子間）を示している。また、５５０ｎｍ付近の発光は、ＺｎＯ：Ａｌの酸素欠陥等の欠陥準位に起因する発光であり、酸素欠陥等の量を示す。

ターゲット材は、波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度Ｉ_５５０が、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０≦７と相対的に低いことから、ＺｎＯ：Ａｌの結晶性が良く、Ａｌの固溶が多く、酸素欠陥等の欠陥が少ない。このため、スパッタリングにより成膜した場合に、得られる薄膜は、Ａｌの固溶によるキャリア濃度が高く、体積抵抗値の低い膜を得ることができる。

＜ターゲット材の製造方法＞
次に、ターゲット材の製造方法について説明する。ターゲット材の製造方法は、原料混合工程と、原料スラリーの乾燥造粒工程と、成形工程と、焼成工程と、外形加工工程と、を備えている。

（１）原料混合工程
ターゲット材の原料として、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３粉末を用いる。各粉末の純度は高い方が好適であり、純度は少なくとも９９％、より好ましくは９９．９％、さらには好ましくは９９．９９％以上である。純度が９９％を下回ると、不純物元素が多くなるため、透明導電膜とした場合の特性が悪化するからである。ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３粉末の粒子径は、特に限定されないが、ターゲット材を得るためには、粒径が小さい方が好ましい。ＺｎＯとＡｌ_２Ｏ_３の焼結時の反応を促進し、ＺｎＯ：Ａｌの高い結晶性を得やすいためである。また焼結性も良く、好ましい。さらに、酸化亜鉛粉末は、上述した特性を有する酸化亜鉛粉末のように酸素欠陥等の欠陥が少ない方が好ましい。なお、アルミニウムの原料としては、上記材料に特定されるものではなく、硝酸塩等の工程中に酸化物となるものについても使用することができる。

原料の混合には、湿式ボールミルを用いると好適である。溶媒は、水やアルコール等の有機溶媒を用いることができる。混合時間は、特に限定されないが、原料が均一に混合されるのに十分な時間行うことが望ましい。均一に混合されていない場合、ターゲット材に組成、密度ムラが生じ、材料強度が低下しやすくなる。原料混合の際、必要に応じ分散剤を添加することができる。分散剤の種類は特に限定されないが、焼結で分解し、残留しない成分であることが好ましい。混合の際の原料濃度は、特に限定されないが、一般的には１５〜７５％が用いられる場合が多い。

（２）原料スラリーの乾燥造粒工程
次に、湿式ボールミルから原料が混合されたスラリーを取り出し、これを乾燥して成形に適する形状に造粒する。乾燥は、スプレードライヤーを用いることが好適である。この際、必要に応じて成形用助剤を加えても良い。助剤の種類は、特に限定されないが、一般的にはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、セロゾール、パラフィン等が用いられる。

（３）成形工程
続いて、乾燥造粒粉を所定の形状に成形する。成形は、金型を用いた一軸成形、ＣＩＰ（冷間等方加圧）成形などを単独、あるいは組み合わせて行うことができる。成形圧力は、特に限定されないが、一般的に１０００ｋｇ／ｃｍ^２以上の圧力をかけた場合、良好な成形体を得ることが可能であり、好ましい。

（４）焼成工程
次に、成形体を焼成する。この場合、常圧焼結で行うことが、製造コストが低減でき、大型化も容易であるため好ましい。焼成雰囲気は、大気雰囲気で行うことが好ましい。焼結温度は、特に限定されないが、一般的に低温の方が、製造コストが低減されるため、より低い温度で所望の密度が得ることが望ましい。焼成温度は、１４００℃以下であれば、ＺｎＯの揮発への対策を取る必要がなく、製造コストがより低減されるため好ましい。焼結時間は、特に限定されないが、一般的には１ｈ以上が望ましい。成形体が大型であれば均熱を得るために時間が必要であるためである。

また、焼成を行う前に、分散剤、成形助剤を除去するため、脱脂を行うことが好ましい。脱脂温度条件は、特に限定されないが、分散剤、成形助剤が完全に分解する温度及び昇温速度であることが望ましい。

（５）外形加工工程
上記の焼成工程で得られた焼結体は、目的に応じて所望の形状に加工して用いることができる。外形加工の方法としては、表面研磨など公知の方法を行うことができる。また、外形加工後は、必要に応じてバッキングプレートへのボンディングなどを行うことで、スパッタリング用ターゲットとすることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらは本発明の目的を限定するものではない。

１．特性測定法
酸化亜鉛粉末とターゲット材の特性測定法は以下のとおりである。
（ａ）ＣＬ（カソードルミネッセンス）
粉末又は焼結体を走査型電子顕微鏡内（ＳＥＭ：Ｓ−４８００）にセットし、ＳＥＭに付属したＣＬ装置（ＭＰ−ＭＩＣＲＯ 堀場製作所製）にて評価した。測定は、測定条件は、粉末の場合ＳＥＭの加速電圧を２０ｋＶ，走査範囲を１０００倍に設定し、焼結体の場合ＳＥＭの加速電圧を５ｋＶ，走査範囲を２０００倍に設定し、ＣＬの測定条件を中心波長５００ｎｍ，露光時間１０００ｍｓｅｃ，積算回数１０回とし測定を実施した。
（ｂ）体積抵抗率、キャリア濃度、移動度
ホール効果測定システム（Ｅｃｏｐｉａ製ＨＭＳ−３０００ＳＰ）を用い、スパッタ膜の体積抵抗率、キャリア濃度、移動度を測定した。

２．実施例１
（１）酸化亜鉛粉末の製造
亜鉛蒸気発生容器（内径１５０ｍｍ、高さ２００ｍｍ）内に収容された金属亜鉛（和光純薬製試薬１級；純度９９．９質量％）を１０００℃に加熱し、亜鉛を蒸発させた。発生した亜鉛蒸気は、貫通孔（内径２５ｍｍ）より酸化反応容器（内径２００ｍｍ、高さ４００ｍｍ）に流入された。この際、キャリアガスとして、アルゴン１Ｎｌ／ｍｉｎを供給した。酸化反応容器内においては、酸化性ガス供給ノズルより空気を３００Ｎｌ／ｍｉｎで供給して亜鉛蒸気に接触させて酸化させた。生成した酸化亜鉛は、吸引ファンにより吸引してバグフィルタにて捕集した。この時のＯ／Ｚｎは３２であった。得られた酸化亜鉛粉末のＢＥＴ換算径は１２６ｎｍ、また、ＣＬスペクトルを測定したところ、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０＝０．１７、λ_５５０＝５７０ｎｍであった。その結果を表１に示す。また、得られたスペクトルを図３に示す。

（２）ターゲット材の製造
樹脂製ボールミル容器中にΦ１１ｍｍのナイロンボールと、上記ＺｎＯ：９８ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：２ｗｔ％に調製した原料粉末を投入した。次に、原料に対して、水を１００ｗｔ％、分散剤を１ｗｔ％加えた。該ボールミル容器をボールミルで１６時間混合し、原料スラリーを得た。調製した原料スラリーに、成形助剤（ＰＶＡ）を原料含有量に対して１ｗｔ％加え、攪拌した後、該スラリーをＳＤ（大河原化工機製 ＦＬ−１２）にて乾燥した。乾燥は入り口温度２５０℃、出口温度１０５℃の設定で実施し、乾燥造粒粉を得た。

作製した乾燥造粒粉を７６ｍｍΦの金型に投入し、油圧式一軸成形機を用い面圧５００ｋｇ／ｃｍ^２にて所定の形状にプレス成形した。次に、該プレス成形体をＣＩＰ（冷間等方加圧）成形機を用い圧力１０００ｋｇ／ｃｍ^２にて成形し、ＣＩＰ成形体を得た。ＣＩＰ成形体をアルミナセッターに投入し電気炉中に設置し、最高温度５００℃の条件にて脱脂処理を行い、脱脂体を得た。得られた脱脂体をアルミナセッターに投入し電気炉中に設置し、最高温度１４５０℃−１時間保持の条件にて焼成し、ターゲット材を作製した。得られたターゲット材のＣＬスペクトルを測定したところ、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０＝５．９６であった。その結果を表２に示す。また、得られたスペクトルを図４に示す。

（３）ターゲット材を用いたスパッタ成膜
ＺｎＯターゲット材をΦ５０ｍｍ×厚み３ｍｍに研削加工し、洗浄・乾燥後、バッキングプレートにボンディングした。ターゲット材をスパッタ装置（Ｂｉｅｍｔｒｏｎ製ＵＮＳ００４２）に設置し、スパッタ成膜を行い、スパッタ膜を得た。スパッタ条件は、基板加熱なしにて、チャンバー内の真空度が３×１０^−３Ｐａ以下になったところで、Ａｒガスを０．５Ｐａ導入し、ＲＦ電源を用いて５０Ｗの出力でガラス基板に６０分成膜した。またＨ_２導入条件ではＡｒガス０．５Ｐａに加えＡｒ＋Ｈ_２ガスを０．０２Ｐａもしくは０．０９Ｐａで導入し成膜した。

得られた膜の体積抵抗率、キャリア濃度、キャリア移動度の評価を、ホール効果測定システム（Ｅｃｏｐｉａ製ＨＭＳ−３０００ＳＰ）を用いておこない、Ａｒガス０．５Ｐａ成膜（Ａｒ＋Ｈ_２ガスなし）における特性値を１とした相対値で表３に示すとともに、グラフを図５に示した。その結果、Ａｒ＋Ｈ_２ガスの有無にかかわらず、キャリア濃度が高く、低抵抗の膜が得られたことがわかった。

３．比較例１
亜鉛蒸気発生容器（内径１５０ｍｍ、高さ２００ｍｍ）内に収容された金属亜鉛（和光純薬製試薬１級；純度９９．９質量％）を１１００℃に加熱し、亜鉛を蒸発させた。発生した亜鉛蒸気は、貫通孔（内径２５ｍｍ）より酸化反応容器（内径２００ｍｍ、高さ４００ｍｍ）に流入された。この際、キャリアガスとして、アルゴン１Ｎｌ／ｍｉｎを供給した。酸化反応容器内においては、酸化性ガス供給ノズルより空気を１４０Ｎｌ／ｍｉｎで供給して亜鉛蒸気に接触させて酸化させた。生成した酸化亜鉛は、吸引ファンにより吸引してバグフィルタにて捕集した。この時のＯ／Ｚｎは７であった。得られた酸化亜鉛粉末のＢＥＴ換算径は３１３ｎｍ、また、ＣＬスペクトルを測定したところ、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０＝１．３２、λ_５５０＝５４２ｎｍであった。その結果を表１と図３に示す。さらに、実施例１と同様の条件でターゲット材を作成し、得られたターゲット材のＣＬスペクトルを測定したところ、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０＝７．２６であった。その結果を表２と図４に示す。さらに、得られたターゲット材を用いて実施例１と同じ条件でスパッタを行い、薄膜を成膜してその特性を調べた。その結果を表３及び図５に示す。

４．比較例２
亜鉛蒸気発生容器（内径１５０ｍｍ、高さ２００ｍｍ）内に収容された金属亜鉛（和光純薬製試薬１級；純度９９．９質量％）を１０００℃に加熱し、亜鉛を蒸発させた。発生した亜鉛蒸気は、貫通孔（内径２５ｍｍ）より酸化反応容器（内径２００ｍｍ、高さ４００ｍｍ）に流入された。この際、キャリアガスとして、アルゴン１Ｎｌ／ｍｉｎを供給した。酸化反応容器内においては、酸化性ガス供給ノズルより空気を４８０Ｎｌ／ｍｉｎで供給して亜鉛蒸気に接触させて酸化させた。生成した酸化亜鉛は、吸引ファンにより吸引してバグフィルタにて捕集した。この時のＯ／Ｚｎは５２であった。
得られた酸化亜鉛粉末のＢＥＴ換算径は２９５ｎｍ、またＣＬスペクトルを測定したところ、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０＝０．１８、λ_５５０＝５４３ｎｍであった。その結果を表１と図３に示す。さらに、実施例１と同様の条件でターゲット材を作成し、得られたターゲット材のＣＬスペクトルを測定したところ、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０＝８．２５であった。その結果を表２と図４に示す。さらに、得られたターゲット材を用いて実施例１と同じ条件でスパッタを行い、薄膜を成膜してその特性を調べた。その結果を表３及び図５に示す。

５．実施例２〜５、比較例３
実施例１における酸化亜鉛粉末の製造装置において、製造条件を表４に変更して実施例１と同様に酸化亜鉛粉末を製造した。各製造条件で得られた酸化亜鉛粉末の物性値を測定した。その結果を表５に示す。これらの結果から、レトルト温度が１１５０、Ｏ／Ｚｎが１０．５の比較例３では、得られる酸化亜鉛粉末の５５０ｎｍピークλ_５５０が５３７．９ｎｍと５５０ｎｍを下回って短波長側にシフトしていることがわかる。それ以外の実施例２〜５は、Ｉ_５５０／Ｉ_３８０が１以下であり、λ_５５０が５５０ｎｍ以上であるため、酸素欠損の量が少なく欠損準位が低いことがわかる。

１０ 製造装置、１２ 亜鉛蒸気発生容器、１４ 亜鉛蒸気、１８ 酸化反応容器、２０ 貫通孔、２２ 亜鉛融液、２４ 熱源、２５ 蓋体、２８ 酸化性ガス供給ノズル、３０ 酸化亜鉛排出口

Claims (3)

1. 平均粒径が５０〜３００ｎｍの酸化亜鉛粉末であって、
   加速電圧が２０ｋＶの電子を照射して得られるカソードルミネッセンスの発光スペクトルのうち、波長３８０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度をＩ_３８０と規定し、
   波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークの最大発光強度をＩ_５５０と規定し、
   波長５５０ｎｍ付近に位置する発光ピークのピーク波長をλ_５５０と規定したときに、
   Ｉ_５５０／Ｉ_３８０≦１
   かつ
   λ_５５０≧５５０ｎｍ
   であることを特徴とする酸化亜鉛粉末。
2. ５５０ｎｍ≦λ_５５０≦５８０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の酸化亜鉛粉末。
3. 請求項１又は２に記載の酸化亜鉛粉末の製造方法であって、
   金属亜鉛を加熱して蒸発させて亜鉛蒸気を発生させる工程と、
   前記亜鉛蒸気に酸化性ガスを接触させて酸化亜鉛を生成させる工程と、を備え、
   前記酸化性ガス中に含まれる酸素の量（Ｏ）と前記亜鉛蒸気（Ｚｎ）とのモル比率（Ｏ／Ｚｎ）が１０〜５０の範囲内であり、
   前記酸化亜鉛を加熱する際の加熱温度が９００〜１１００℃の範囲内であることを特徴とする酸化亜鉛粉末の製造方法。

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