JP3189782B2 - 導電性金属酸化物焼結体及びその用途 - Google Patents
導電性金属酸化物焼結体及びその用途Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性金属酸化物
焼結体及びその用途に関する。更に詳しくは、スパッタ
リング法、ＣＶＤ法等により形成される透明導電性金属
酸化物薄膜及びその原材料に関するものである。
焼結体及びその用途に関する。更に詳しくは、スパッタ
リング法、ＣＶＤ法等により形成される透明導電性金属
酸化物薄膜及びその原材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、太陽電池やディスプレー機器の透
明電極や、帯電防止用の導電性コーティングとして透明
導電性薄膜の需要が高まっている。このような透明導電
性薄膜は、導電性金属酸化物組成物のスパッタリング
法、ＣＶＤ法等により形成されている。
明電極や、帯電防止用の導電性コーティングとして透明
導電性薄膜の需要が高まっている。このような透明導電
性薄膜は、導電性金属酸化物組成物のスパッタリング
法、ＣＶＤ法等により形成されている。
【０００３】従来、このような透明導電性金属酸化物と
しては異種添加元素として錫をドープした酸化インジウ
ム（以下ＩＴＯと記述）、異種添加元素としてアンチモ
ンをドープした酸化スズが主に用いられている。
しては異種添加元素として錫をドープした酸化インジウ
ム（以下ＩＴＯと記述）、異種添加元素としてアンチモ
ンをドープした酸化スズが主に用いられている。
【０００４】しかし異種添加元素としてアンチモンをド
ープした酸化スズは抵抗が高く（比抵抗：１０ｍΩ・ｃ
ｍ程度）、一方比較的低抵抗なＩＴＯでも、比抵抗で
０．２ｍΩ・ｃｍ程度までしか達成されない。このよう
な状況において、近時より低抵抗な透明導電膜材料が熱
望されている。
ープした酸化スズは抵抗が高く（比抵抗：１０ｍΩ・ｃ
ｍ程度）、一方比較的低抵抗なＩＴＯでも、比抵抗で
０．２ｍΩ・ｃｍ程度までしか達成されない。このよう
な状況において、近時より低抵抗な透明導電膜材料が熱
望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これまで酸化インジウ
ムのドーパントとしては錫が最も多く用いられている
が、錫以外にもモリブデン、タングステン、チタン（特
開昭５９−２０４６２５）、亜鉛、セリウム、コバル
ト、ニッケル（特開昭６０−２２０５０５）、トリウム
（特開昭５９−１９８６０２）、ルテニウム、鉛、銅
（特開昭５９−１６３７０７）、硼素、ヒ素、アンチモ
ン、ビスマス（特開昭５９−９０３０７）、シリコン、
ゲルマニウム（特開昭６２−２０２４１５）、アルミニ
ウム、ガリウム（特開昭６２−８４５６７）、ハロゲン
元素（特開昭６２−１４２７７４）、テルル（特開昭６
３−１７８４１４）等が検討されている。しかしいずれ
のドーパントにおいても得られる物の導電性は必ずしも
十分ではなかった。
ムのドーパントとしては錫が最も多く用いられている
が、錫以外にもモリブデン、タングステン、チタン（特
開昭５９−２０４６２５）、亜鉛、セリウム、コバル
ト、ニッケル（特開昭６０−２２０５０５）、トリウム
（特開昭５９−１９８６０２）、ルテニウム、鉛、銅
（特開昭５９−１６３７０７）、硼素、ヒ素、アンチモ
ン、ビスマス（特開昭５９−９０３０７）、シリコン、
ゲルマニウム（特開昭６２−２０２４１５）、アルミニ
ウム、ガリウム（特開昭６２−８４５６７）、ハロゲン
元素（特開昭６２−１４２７７４）、テルル（特開昭６
３−１７８４１４）等が検討されている。しかしいずれ
のドーパントにおいても得られる物の導電性は必ずしも
十分ではなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は酸化インジ
ウムに異種添加元素をドープした導電性金属酸化物に関
して鋭意検討を重ねた結果、少なくともハフニウム又は
ニオブ成分をドーパントの一部として含有する酸化イン
ジウムにおいて極めて低抵抗な透明導電膜が形成可能で
あることを見出だし、本発明を完成させるに至ったもの
である。
ウムに異種添加元素をドープした導電性金属酸化物に関
して鋭意検討を重ねた結果、少なくともハフニウム又は
ニオブ成分をドーパントの一部として含有する酸化イン
ジウムにおいて極めて低抵抗な透明導電膜が形成可能で
あることを見出だし、本発明を完成させるに至ったもの
である。
【０００７】酸化インジウムに異種添加元素をドープす
ることによって導電性を向上させる場合、その導電性は
酸化インジウム中の電子密度と電子移動度によって規定
される。酸化インジウムに異種添加元素をドープしてい
くと電子密度が増加し、導電性が向上するが、ドーパン
トの含有量が必要以上に増大すると、電子の移動度が低
下し、導電性は再び低下する。
ることによって導電性を向上させる場合、その導電性は
酸化インジウム中の電子密度と電子移動度によって規定
される。酸化インジウムに異種添加元素をドープしてい
くと電子密度が増加し、導電性が向上するが、ドーパン
トの含有量が必要以上に増大すると、電子の移動度が低
下し、導電性は再び低下する。
【０００８】ハフニウム及び／又はニオブは、錫同様に
酸化インジウムにドープすることによりその電子密度を
向上させるだけでなく、ドープすることによる酸化イン
ジウム中の電子移動度の低下を抑制するのでドーパント
として極めて優れている。
酸化インジウムにドープすることによりその電子密度を
向上させるだけでなく、ドープすることによる酸化イン
ジウム中の電子移動度の低下を抑制するのでドーパント
として極めて優れている。
【０００９】本発明のハフニウム及び／又はニオブ成分
の含有量は酸化インジウムに対してこれらの酸化物換算
で０．５２ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲が好ましい。一方、
これらの成分を酸化インジウムにドープする場合、錫成
分と併用して用いることが得られる物の低抵抗化に極め
て効果的であることを見出だした。この際の酸化インジ
ウム中の錫成分及びハフニウム及び／又はニオブ成分の
含有量としては、重量換算で酸化インジウム中のこれら
の酸化物の含有量が１ｗｔ％〜２０ｗｔ％、特に３ｗｔ
％〜１２ｗｔ％が好ましい。また錫成分に対するハフニ
ウム及び／又はニオブ成分の比率にも特別の制限は無い
が、特に３ｗｔ％〜３０ｗｔ％程度が好ましい。前記し
た量が少なすぎるとこれらの添加の効果がなく、又必要
以上に多すぎると、得られるものの低抵抗化に悪影響を
及ぼす。
の含有量は酸化インジウムに対してこれらの酸化物換算
で０．５２ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲が好ましい。一方、
これらの成分を酸化インジウムにドープする場合、錫成
分と併用して用いることが得られる物の低抵抗化に極め
て効果的であることを見出だした。この際の酸化インジ
ウム中の錫成分及びハフニウム及び／又はニオブ成分の
含有量としては、重量換算で酸化インジウム中のこれら
の酸化物の含有量が１ｗｔ％〜２０ｗｔ％、特に３ｗｔ
％〜１２ｗｔ％が好ましい。また錫成分に対するハフニ
ウム及び／又はニオブ成分の比率にも特別の制限は無い
が、特に３ｗｔ％〜３０ｗｔ％程度が好ましい。前記し
た量が少なすぎるとこれらの添加の効果がなく、又必要
以上に多すぎると、得られるものの低抵抗化に悪影響を
及ぼす。
【００１０】このような組成の透明導電膜は極めて低抵
抗であり、かつ透明性に優れている。従来ＩＴＯによる
透明導電膜においては比抵抗で０．２ｍΩ・ｃｍ程度が
限界であったが、本発明組成の透明導電膜においてはそ
れ以下、特に０．１８ｍΩ・ｃｍ以下が可能となった。
又、透明性についても、膜の光透過率が５５０ｎｍに於
いて８５％以上で優れたものである。本発明中に存在す
る各成分は酸化物の形で存在する。
抗であり、かつ透明性に優れている。従来ＩＴＯによる
透明導電膜においては比抵抗で０．２ｍΩ・ｃｍ程度が
限界であったが、本発明組成の透明導電膜においてはそ
れ以下、特に０．１８ｍΩ・ｃｍ以下が可能となった。
又、透明性についても、膜の光透過率が５５０ｎｍに於
いて８５％以上で優れたものである。本発明中に存在す
る各成分は酸化物の形で存在する。
【００１１】このような低抵抗の透明導電膜を形成する
方法の一つとしてスパッタリング法が考えられるが、本
発明の組成を有する焼結体は、上述した優れた透明導電
膜を形成するターゲットとして用いることが可能であ
る。
方法の一つとしてスパッタリング法が考えられるが、本
発明の組成を有する焼結体は、上述した優れた透明導電
膜を形成するターゲットとして用いることが可能であ
る。
【００１２】本発明の組成を有する焼結体はこれをスパ
ッタリングすることによって極めて低抵抗な透明導電膜
を形成することが可能であるが、当該焼結体は可能な限
り高密度であることが好ましい。高密度のターゲットは
単に機械的強度が強いだけでなく、スパッタリングによ
る組成ずれが起り難く、導電結晶面配向性の強い、低抵
抗な透明導電膜を形成しやすい。異種元素をドーパント
とした酸化インジウムの見掛けの焼結体密度は約７ｇ／
ｃｍ3程度であるが、本発明の組成の焼結体の密度とし
ては、５ｇ／ｃｍ3以上である。
ッタリングすることによって極めて低抵抗な透明導電膜
を形成することが可能であるが、当該焼結体は可能な限
り高密度であることが好ましい。高密度のターゲットは
単に機械的強度が強いだけでなく、スパッタリングによ
る組成ずれが起り難く、導電結晶面配向性の強い、低抵
抗な透明導電膜を形成しやすい。異種元素をドーパント
とした酸化インジウムの見掛けの焼結体密度は約７ｇ／
ｃｍ3程度であるが、本発明の組成の焼結体の密度とし
ては、５ｇ／ｃｍ3以上である。
【００１３】このような焼結体を調製するための酸化物
粉末としては、本発明の組成を満足していれば特に制限
はないが、上述したようになるべく高密度な焼結体を得
るために微細で高分散性であることが好ましい。また本
発明の焼結体製造用の原料粉末の製造法としては必要な
各成分の酸化物を混合する方法、各成分を含む溶液を用
いてそれらの成分を共沈させ、共沈物を焼成するなどし
て複合酸化物とする方法等いずれも適用可能である。
粉末としては、本発明の組成を満足していれば特に制限
はないが、上述したようになるべく高密度な焼結体を得
るために微細で高分散性であることが好ましい。また本
発明の焼結体製造用の原料粉末の製造法としては必要な
各成分の酸化物を混合する方法、各成分を含む溶液を用
いてそれらの成分を共沈させ、共沈物を焼成するなどし
て複合酸化物とする方法等いずれも適用可能である。
【００１４】このようにして得られた酸化物粉末は予備
成型し焼結処理を行なう。この際の焼結は、温度：１３
００〜１５００℃、時間：５〜２０時聞で大気中又は不
活性雰囲気中で行なう。
成型し焼結処理を行なう。この際の焼結は、温度：１３
００〜１５００℃、時間：５〜２０時聞で大気中又は不
活性雰囲気中で行なう。
【００１５】
【発明の効果】このような組成の金属酸化物焼結体は、
透明導電膜の形成材として用いた場合、特に導電性にお
いて極めて優れた性能を持つ膜を形成させることができ
る。
透明導電膜の形成材として用いた場合、特に導電性にお
いて極めて優れた性能を持つ膜を形成させることができ
る。
【００１６】
【実施例】以下実施例に基づき本発明を説明するが、本
発明は実施例になんら限定されるものではない。
発明は実施例になんら限定されるものではない。
【００１７】（実施例１）酸化インジウムに対し、異種
元素酸化物ドーパントを５ｗｔ％及び１０ｗｔ％添加し
た２種類の複合酸化物（平均粒径０．５μｍ）を、予備
成型（１００ｍｍφ×１０ｍｍ厚さ）し１４００℃で焼
結して焼結体ペレットを調製した。それぞれのドーパン
ト組成での同一密度における比抵抗を表１に示した。表
１より酸化ハフニウム及び／又は酸化ニオブをドーパン
トの一部として含有する酸化インジウムは酸化スズ単独
をドーパントとして含有する場合に比べ、より低抵抗で
あることが判る。
元素酸化物ドーパントを５ｗｔ％及び１０ｗｔ％添加し
た２種類の複合酸化物（平均粒径０．５μｍ）を、予備
成型（１００ｍｍφ×１０ｍｍ厚さ）し１４００℃で焼
結して焼結体ペレットを調製した。それぞれのドーパン
ト組成での同一密度における比抵抗を表１に示した。表
１より酸化ハフニウム及び／又は酸化ニオブをドーパン
トの一部として含有する酸化インジウムは酸化スズ単独
をドーパントとして含有する場合に比べ、より低抵抗で
あることが判る。
【００１８】
【表１】
【００１９】（実施例２）酸化インジウム、酸化ハフニ
ウム、酸化ニオブ、酸化スズの複合酸化物ターゲットを
用いＤＣマグネトロンスパッタリングにより透明導電膜
を調製した。透明導電膜におけるドーパント量としては
５〜８ｗｔ％程度が最適であるが、これを用いてスパッ
タリングすると、得られる膜中のドーパント量はターゲ
ット中のそれより低下する傾向があるため、ターゲット
中のドーパントとして全量で１０ｗｔ％含有するものを
用いた。用いたターゲットは密度約５ｇ／ｃｍ3、直径
１０ｃｍの焼結体ターゲット（焼結温度１４００℃）を
用い、スパッタガスには純アルゴン、圧力は０．６Ｐ
ａ、投入電力は４ｗ／ｃｍ2とした。また基板には石英
ガラスを用い、成膜中は基板は３５０℃に加熱した。こ
のような条件において約３０００Ａの透明導電膜を調製
した。得られた透明導電膜の特性を表２に示した。これ
らの異種元素をドーパントの一部として用いた場合、酸
化インジウムに酸化スズのみをドープした場合のものに
比べ、より低抵抗な透明導電膜が得られた。さらに膜の
光透過率は５５０ｍｍにおいて全て８５％以上で、透明
性においても従来のものに比べて優れたものであった。
ウム、酸化ニオブ、酸化スズの複合酸化物ターゲットを
用いＤＣマグネトロンスパッタリングにより透明導電膜
を調製した。透明導電膜におけるドーパント量としては
５〜８ｗｔ％程度が最適であるが、これを用いてスパッ
タリングすると、得られる膜中のドーパント量はターゲ
ット中のそれより低下する傾向があるため、ターゲット
中のドーパントとして全量で１０ｗｔ％含有するものを
用いた。用いたターゲットは密度約５ｇ／ｃｍ3、直径
１０ｃｍの焼結体ターゲット（焼結温度１４００℃）を
用い、スパッタガスには純アルゴン、圧力は０．６Ｐ
ａ、投入電力は４ｗ／ｃｍ2とした。また基板には石英
ガラスを用い、成膜中は基板は３５０℃に加熱した。こ
のような条件において約３０００Ａの透明導電膜を調製
した。得られた透明導電膜の特性を表２に示した。これ
らの異種元素をドーパントの一部として用いた場合、酸
化インジウムに酸化スズのみをドープした場合のものに
比べ、より低抵抗な透明導電膜が得られた。さらに膜の
光透過率は５５０ｍｍにおいて全て８５％以上で、透明
性においても従来のものに比べて優れたものであった。
【００２０】
【表２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 1/08 C04B 35/01 C23C 14/08 C23C 14/34 H01B 5/14
Claims (3)
- 【請求項１】 ハフニウム及び錫成分を含む酸化インジ
ウムを主成分とする導電性金属酸化物焼結体。 - 【請求項２】 ハフニウム及び錫成分を含む酸化インジ
ウムを主成分とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項３】 ハフニウム及び錫成分を含む酸化インジ
ウムを主成分とする透明導電性膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10086998A JP3189782B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 導電性金属酸化物焼結体及びその用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10086998A JP3189782B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 導電性金属酸化物焼結体及びその用途 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01148348A Division JP3128124B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 導電性金属酸化物焼結体及びその用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10269843A JPH10269843A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3189782B2 true JP3189782B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=14285333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10086998A Expired - Fee Related JP3189782B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 導電性金属酸化物焼結体及びその用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189782B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6537667B2 (en) * | 2000-11-21 | 2003-03-25 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Electro-conductive oxide particle and process for its production |
| US9214253B2 (en) * | 2009-10-26 | 2015-12-15 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Sintered compact of indium oxide system, and transparent conductive film of indium oxide system |
| JP2013067538A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 酸化物焼結体および酸化物透明導電膜 |
| CN115418609B (zh) * | 2022-08-11 | 2023-11-14 | 天津大学 | 一种掺铪氧化铟透明导电薄膜及其制备方法 |
-
1998
- 1998-04-13 JP JP10086998A patent/JP3189782B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10269843A (ja) | 1998-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |