JP3379743B2 - 透明導電性酸化物材料 - Google Patents
透明導電性酸化物材料Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池や液晶デバイ
ス（ＬＣＤ）等の透明電極、あるいは帯電防止膜、電磁
遮蔽膜、防曇ガラスおよび熱線反射ガラス等に利用され
る優れた可視光透過性を有し、一方で良好な電気伝導性
を兼ね備えた透明導電性酸化物材料に関する。
ス（ＬＣＤ）等の透明電極、あるいは帯電防止膜、電磁
遮蔽膜、防曇ガラスおよび熱線反射ガラス等に利用され
る優れた可視光透過性を有し、一方で良好な電気伝導性
を兼ね備えた透明導電性酸化物材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、透明導電材料は、ＬＣＤや太陽電
池等の透明電極、あるいは電磁遮蔽膜、帯電防止膜、防
曇ガラス、熱線反射ガラス等に利用されており、中でも
酸化インジウム系および酸化スズ系材料は、比較的導電
率が高く、また可視光透過性を有していることから、前
記応用に対し広く用いられている。
池等の透明電極、あるいは電磁遮蔽膜、帯電防止膜、防
曇ガラス、熱線反射ガラス等に利用されており、中でも
酸化インジウム系および酸化スズ系材料は、比較的導電
率が高く、また可視光透過性を有していることから、前
記応用に対し広く用いられている。
【０００３】これらの材料は、上記の応用を行うにあた
り、スパッタリング法やイオンプレーティング法などの
物理的成膜方法、あるいはゾル−ゲル法やスプレーパイ
ロリシス法などの化学的成膜方法により成膜され、使用
されている。
り、スパッタリング法やイオンプレーティング法などの
物理的成膜方法、あるいはゾル−ゲル法やスプレーパイ
ロリシス法などの化学的成膜方法により成膜され、使用
されている。
【０００４】ここで、近年、市場が大幅に拡大しつつあ
るＬＣＤや太陽電池用の透明電極に対しては、電気伝導
性とパターニング性が比較的良好なことから、酸化イン
ジウムにスズを数ｍｏｌ％添加した、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉ
ｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）が主に用いられている。
るＬＣＤや太陽電池用の透明電極に対しては、電気伝導
性とパターニング性が比較的良好なことから、酸化イン
ジウムにスズを数ｍｏｌ％添加した、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉ
ｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）が主に用いられている。
【０００５】しかし、ＩＴＯは、従来の他の材料と比較
して、導電性に優位性がある反面、透明性については、
材料本来の本質的特性から、可視光透過性が高くなく、
とくに可視光の短波長域での吸収が多く、成膜後の薄膜
は、やや青みがかって見えるという欠点がある。
して、導電性に優位性がある反面、透明性については、
材料本来の本質的特性から、可視光透過性が高くなく、
とくに可視光の短波長域での吸収が多く、成膜後の薄膜
は、やや青みがかって見えるという欠点がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
を解決するため、鋭意検討の結果、特定組成の複酸化物
にすることにより、可視光透過性および電気伝導性が優
れていることを見出し本発明に到達した。
を解決するため、鋭意検討の結果、特定組成の複酸化物
にすることにより、可視光透過性および電気伝導性が優
れていることを見出し本発明に到達した。
【０００７】すなわち、本発明は、複酸化物中の酸化ガ
リウムと酸化アンチモンとのモル比の割合が、３：（１
＋Ｘ）（但し、−０．３≦Ｘ≦０．３）である複酸化物
であり、さらに、還元性雰囲気中、３００〜１２００℃
の温度範囲で、酸素分圧１０-4〜１０-21 ａｔｍでアニ
ールした複酸化物であることを特徴とする該透明導電性
酸化物材料を提供するものである。
リウムと酸化アンチモンとのモル比の割合が、３：（１
＋Ｘ）（但し、−０．３≦Ｘ≦０．３）である複酸化物
であり、さらに、還元性雰囲気中、３００〜１２００℃
の温度範囲で、酸素分圧１０-4〜１０-21 ａｔｍでアニ
ールした複酸化物であることを特徴とする該透明導電性
酸化物材料を提供するものである。
【０００８】本発明では、上記組成において、酸化ガリ
ウムと酸化アンチモンとのモル比の割合が、３：（１＋
Ｘ）（但し、−０．３≦Ｘ≦０．３）であることが重要
である。
ウムと酸化アンチモンとのモル比の割合が、３：（１＋
Ｘ）（但し、−０．３≦Ｘ≦０．３）であることが重要
である。
【０００９】上記構成元素による複酸化物は、バンドギ
ャップがＩＴＯに比べて広く、基礎吸収端が紫外寄りに
存在する。このため、ＩＴＯと比較して可視光の短波長
域での吸収が少なく、優れた可視光透過性が期待でき、
また、結晶構造は、ＩＴＯと同様の希土類Ｃ型構造であ
り、ＩＴＯと同等の高いキャリア移動度が期待できる。
しかし、上記組成の割合をはずれると、焼成後に高い電
気伝導度を示すスピネル相以外の第２相が生成し、電気
伝導度が低下するため好ましくない。
ャップがＩＴＯに比べて広く、基礎吸収端が紫外寄りに
存在する。このため、ＩＴＯと比較して可視光の短波長
域での吸収が少なく、優れた可視光透過性が期待でき、
また、結晶構造は、ＩＴＯと同様の希土類Ｃ型構造であ
り、ＩＴＯと同等の高いキャリア移動度が期待できる。
しかし、上記組成の割合をはずれると、焼成後に高い電
気伝導度を示すスピネル相以外の第２相が生成し、電気
伝導度が低下するため好ましくない。
【００１０】次に、相対密度８０％以上の高密度で、か
つ均一な組成をもつ本発明の複酸化物を得るためには、
平均粒径１μｍ以下、純度９９．９９％以上の原料酸化
物を用い、ボールミル等で混合し、成形後、５００〜１
０００℃で仮焼し、さらに１１００〜１５００℃の温度
範囲で大気中で焼結処理する。混合は、湿式ボールミル
が望ましく、また、焼成温度範囲をはずれると、固相反
応が十分進行しないか、もしくは導電性を妨げる第２相
が生成するため好ましくない。
つ均一な組成をもつ本発明の複酸化物を得るためには、
平均粒径１μｍ以下、純度９９．９９％以上の原料酸化
物を用い、ボールミル等で混合し、成形後、５００〜１
０００℃で仮焼し、さらに１１００〜１５００℃の温度
範囲で大気中で焼結処理する。混合は、湿式ボールミル
が望ましく、また、焼成温度範囲をはずれると、固相反
応が十分進行しないか、もしくは導電性を妨げる第２相
が生成するため好ましくない。
【００１１】また、大気焼成後、さらにキャリア注入を
注入するため、還元性雰囲気中、３００〜１２００℃の
温度範囲で１〜２４時間アニールする必要がある。この
ときの酸素分圧は、１０-4〜１０-21 ａｔｍであり、窒
素と水素の混合ガス中で処理する。
注入するため、還元性雰囲気中、３００〜１２００℃の
温度範囲で１〜２４時間アニールする必要がある。この
ときの酸素分圧は、１０-4〜１０-21 ａｔｍであり、窒
素と水素の混合ガス中で処理する。
【００１２】一方、上記酸化物による成膜については、
酸化インジウムを主成分に用いていることから、ＩＴＯ
と同等の良好なパターニング性を与えるものである。
酸化インジウムを主成分に用いていることから、ＩＴＯ
と同等の良好なパターニング性を与えるものである。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに説明
するが、かかる実施例により限定されるものではない。
するが、かかる実施例により限定されるものではない。
【００１４】実施例 １
平均粒径１μｍ以下、純度９９．９９％の酸化インジウ
ム粉末と酸化アンチモン粉末をモル比で、３：１になる
ように秤量し、エタノール溶媒中で湿式ボールミル混合
した。さらに、得られたスラリーを６０℃、２４時間乾
燥後、アルミナるつぼ中で ５００℃、５時間仮焼し
た。仮焼後の前駆体を再びエタノール溶媒中で湿式ボー
ルミル粉砕し、乾燥後、成型バインダとしてＰＶＡを２
重量％添加した。
ム粉末と酸化アンチモン粉末をモル比で、３：１になる
ように秤量し、エタノール溶媒中で湿式ボールミル混合
した。さらに、得られたスラリーを６０℃、２４時間乾
燥後、アルミナるつぼ中で ５００℃、５時間仮焼し
た。仮焼後の前駆体を再びエタノール溶媒中で湿式ボー
ルミル粉砕し、乾燥後、成型バインダとしてＰＶＡを２
重量％添加した。
【００１５】その後、１５０μｍアンダーに整粒し、φ
１５ｍｍ×３ｍｍｔのサイズで一軸成型およびラバープ
レス（２ｔ／ｃｍ2 ）し、成型後のグリーンディスク
を、１２５０℃、５時間大気中で焼成した。以上のよう
にして調製した焼結体は、粉末Ｘ線回折法による解析の
結果、希土類Ｃ型相のみが認められ、希土類Ｃ型相以外
の第２相は認められなかった。
１５ｍｍ×３ｍｍｔのサイズで一軸成型およびラバープ
レス（２ｔ／ｃｍ2 ）し、成型後のグリーンディスク
を、１２５０℃、５時間大気中で焼成した。以上のよう
にして調製した焼結体は、粉末Ｘ線回折法による解析の
結果、希土類Ｃ型相のみが認められ、希土類Ｃ型相以外
の第２相は認められなかった。
【００１６】実施例 ２
実施例１と同様にして調製した焼結体を、大気圧、窒素
気流中で１０００℃、１０時間アニール処理を行った。
なお、アニール後の焼結体の結晶構造に変化は無かっ
た。
気流中で１０００℃、１０時間アニール処理を行った。
なお、アニール後の焼結体の結晶構造に変化は無かっ
た。
【００１７】実施例 ３
平均粒径１μｍ以下、純度９９．９９％の酸化ガリウム
粉末と酸化アンチモン粉末をモル比で、３：１になるよ
うに秤量し、エタノール溶媒中で湿式ボールミル混合し
た。さらに、得られたスラリーを６０℃、２４時間乾燥
後、アルミナるつぼ中で、５００℃、５時間仮焼した。
仮焼後の前駆体を再びエタノール溶媒中で湿式ボールミ
ル粉砕し、乾燥後、成型バインダとしてＰＶＡを２重量
％添加した。
粉末と酸化アンチモン粉末をモル比で、３：１になるよ
うに秤量し、エタノール溶媒中で湿式ボールミル混合し
た。さらに、得られたスラリーを６０℃、２４時間乾燥
後、アルミナるつぼ中で、５００℃、５時間仮焼した。
仮焼後の前駆体を再びエタノール溶媒中で湿式ボールミ
ル粉砕し、乾燥後、成型バインダとしてＰＶＡを２重量
％添加した。
【００１８】その後、１５０μｍアンダーに整粒し、φ
１５ｍｍ×３ｍｍｔのサイズで一軸成型およびラバープ
レス（２ｔ／ｃｍ2 ）し、成型後のグリーンディスク
を、１２５０℃、５時間大気中で焼成した。以上のよう
にして調製した焼結体は、粉末Ｘ線回折法による解析の
結果、希土類Ｃ型相のみが認められ、希土類Ｃ型相以外
の第２相は認められなかった。
１５ｍｍ×３ｍｍｔのサイズで一軸成型およびラバープ
レス（２ｔ／ｃｍ2 ）し、成型後のグリーンディスク
を、１２５０℃、５時間大気中で焼成した。以上のよう
にして調製した焼結体は、粉末Ｘ線回折法による解析の
結果、希土類Ｃ型相のみが認められ、希土類Ｃ型相以外
の第２相は認められなかった。
【００１９】比較例１
平均粒径１μｍ以下、純度９９．９９％の酸化インジウ
ム粉末と酸化スズ粉末をモル比で、０．９：０．１にな
るように秤量し、エタノール溶媒中で湿式ボールミル混
合した。さらに、得られたスラリーを６０℃、２４時間
乾燥後、アルミナるつぼ中で、１０００℃、５時間仮焼
した。仮焼後の前駆体を再びエタノール溶媒中で湿式ボ
ールミル粉砕し、乾燥後、成型バインダとしてＰＶＡを
２重量％添加した。
ム粉末と酸化スズ粉末をモル比で、０．９：０．１にな
るように秤量し、エタノール溶媒中で湿式ボールミル混
合した。さらに、得られたスラリーを６０℃、２４時間
乾燥後、アルミナるつぼ中で、１０００℃、５時間仮焼
した。仮焼後の前駆体を再びエタノール溶媒中で湿式ボ
ールミル粉砕し、乾燥後、成型バインダとしてＰＶＡを
２重量％添加した。
【００２０】その後、１５０μｍアンダーに整粒し、φ
１５ｍｍ×３ｍｍｔのサイズで一軸成型およびラバープ
レス（２ｔ／ｃｍ2 ）し、成型後のグリーンディスク
を、１４００℃、５時間大気中で焼成した。以上のよう
にして調製した焼結体は、粉末Ｘ線回折法による解析の
結果、酸化インジウム相のみが認められ、酸化インジウ
ム相以外の第２相は認められなかった。
１５ｍｍ×３ｍｍｔのサイズで一軸成型およびラバープ
レス（２ｔ／ｃｍ2 ）し、成型後のグリーンディスク
を、１４００℃、５時間大気中で焼成した。以上のよう
にして調製した焼結体は、粉末Ｘ線回折法による解析の
結果、酸化インジウム相のみが認められ、酸化インジウ
ム相以外の第２相は認められなかった。
【００２１】〔物性評価〕本発明における可視光透過性
の評価方法については、試料が多結晶セラミックスであ
るため、透過率測定と等価である拡散反射率測定法を採
用した。ここで、測定試料は上記の実施例で調製した焼
結体を粉砕し、φ２５ｍｍ×３ｍｍｔのサイズに一軸成
型したものを用いた。
の評価方法については、試料が多結晶セラミックスであ
るため、透過率測定と等価である拡散反射率測定法を採
用した。ここで、測定試料は上記の実施例で調製した焼
結体を粉砕し、φ２５ｍｍ×３ｍｍｔのサイズに一軸成
型したものを用いた。
【００２２】また、標準白色試料には、純度９９．９９
％のＭｇＯ粉末を上記と同様の方法で成型したものを用
いた。一方、電気伝導度測定は、上記の実施例で調製し
た焼結体を、ダイヤモンドカッターにて直方体に切り出
し、電圧および電流電極を取り付けた素子を用いた、通
常の直流４端子法を採用した。
％のＭｇＯ粉末を上記と同様の方法で成型したものを用
いた。一方、電気伝導度測定は、上記の実施例で調製し
た焼結体を、ダイヤモンドカッターにて直方体に切り出
し、電圧および電流電極を取り付けた素子を用いた、通
常の直流４端子法を採用した。
【００２３】表１に本発明における実施例および比較例
で調製した複酸化物の拡散反射率測定結果を示した。表
１から明らかなように、本発明の複酸化物は、従来材料
であるＩＴＯ（比較例１）と比較して、全体に反射率、
すなわち可視光透過性が非常に高く、とくに可視域短波
長側での吸収が顕著に少ないことがわかる。
で調製した複酸化物の拡散反射率測定結果を示した。表
１から明らかなように、本発明の複酸化物は、従来材料
であるＩＴＯ（比較例１）と比較して、全体に反射率、
すなわち可視光透過性が非常に高く、とくに可視域短波
長側での吸収が顕著に少ないことがわかる。
【００２４】
【表１】
【００２５】表２に本発明の実施例で調製した酸化物
の、−４０℃、室温（２５℃）、１００℃での電気伝導
度を示した。ここで、各酸化物は、ＩＴＯと同等の良好
な電気伝導性を示していることがわかる。
の、−４０℃、室温（２５℃）、１００℃での電気伝導
度を示した。ここで、各酸化物は、ＩＴＯと同等の良好
な電気伝導性を示していることがわかる。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【発明の効果】本発明の複酸化物は、ＩＴＯと同等の高
い電気伝導性を示しながらも、従来材料と比較して透明
性、とくに可視域短波長側での飛躍的な向上、および材
料コスト低減を与えるものである。
い電気伝導性を示しながらも、従来材料と比較して透明
性、とくに可視域短波長側での飛躍的な向上、および材
料コスト低減を与えるものである。
Claims (2)
- 【請求項１】 複酸化物中の酸化ガリウムと酸化アンチ
モンとのモル比の割合が、３：（１＋Ｘ）（但し、−
０．３≦Ｘ≦０．３）であることを特徴とする透明導電
性酸化物材料。 - 【請求項２】 還元性雰囲気中、３００〜１２００℃の
温度範囲で、酸素分圧１０-4〜１０-21 ａｔｍでアニー
ルした複酸化物であることを特徴とする請求項１記載の
透明導電性酸化物材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08095395A JP3379743B2 (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 透明導電性酸化物材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08095395A JP3379743B2 (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 透明導電性酸化物材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08277116A JPH08277116A (ja) | 1996-10-22 |
| JP3379743B2 true JP3379743B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=13732878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08095395A Expired - Fee Related JP3379743B2 (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | 透明導電性酸化物材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3379743B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6094295A (en) * | 1998-02-12 | 2000-07-25 | Motorola, Inc. | Ultraviolet transmitting oxide with metallic oxide phase and method of fabrication |
| JP3631992B2 (ja) | 2001-11-13 | 2005-03-23 | 日東電工株式会社 | 配線回路基板 |
| JP4816116B2 (ja) * | 2006-02-08 | 2011-11-16 | 住友金属鉱山株式会社 | スパッタリングターゲット用酸化物焼結体および、それを用いて得られる酸化物膜、それを含む透明基材 |
-
1995
- 1995-04-06 JP JP08095395A patent/JP3379743B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08277116A (ja) | 1996-10-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
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