JP5376822B2 - 透明導電膜の製造方法 - Google Patents
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チタン化合物と遷移元素化合物とを含有する溶液又は分散液を基材上にコートするコーティングステップと、
上記コーティングステップで基材上にコートした溶液又は分散液を加熱して焼成することにより遷移元素がドープされたチタン酸化物の透明被膜を形成する焼成ステップと、
上記焼成ステップで形成した透明被膜を酸素濃度が1vol%未満のガス雰囲気下で加熱する加熱ステップと、
を備える。
透過率、反射率は分光光度計を用いて求められる。
本実施形態の透明導電膜の製造方法では、チタン化合物と遷移元素化合物とを含有する溶液又は分散液を準備する。
本実施形態の透明導電膜の製造方法では、チタン化合物と遷移元素化合物とを含有する溶液又は分散液を基材上にコートする。
本実施形態の透明導電膜の製造方法では、基材上にコートした溶液又は分散液を加熱して焼成することにより遷移元素がドープされたチタン酸化物の透明被膜を形成する。つまり、溶液や分散液から溶媒や分散媒を飛散させると共に、チタン化合物及び遷移元素化合物を熱分解して遷移元素がドープされたチタン酸化物の透明被膜を形成する。
本実施形態の透明導電膜の製造方法では、基材上の透明被膜を、酸素濃度が1vol%未満のガス雰囲気下で加熱処理する。これにより透明被膜の低抵抗化が図られ透明導電膜が製造される。
以下の実施例の透明導電膜及び比較例の透明被膜を作製した。
チタンテトラエトキシド17.6gとニオブペンタエトキシド4.3gとをエタノール55.9gに溶解させた後に12時間還流した。これに塩酸(有効分濃度:36質量%)1.7gを加えて、攪拌機を用いて室温で1時間撹拌した後、さらにエタノール119.3gを加えた溶液を得た。この溶液は、最終的に作製される透明導電膜中のニオブ元素とチタン元素の含有比が15:85(原子比)となるようにしたものである。
透明被膜の加熱処理の際、炉内に還元性ガス(ガス組成(体積比) 水素:窒素=4:96、酸素濃度1ppm未満)を導入して炉内を還元性ガス雰囲気としたことを除いて、実施例1と同様にして得られた透明導電膜を実施例2とした。
加熱処理を施していないことを除いて、実施例1と同様にして得られた透明被膜を比較例1とした。
焼成処理及び加熱処理のそれぞれの温度条件を600℃としたことを除いて、実施例1と同様にして得られた透明導電膜を実施例3とした。
透明被膜の加熱処理の際、炉内に還元性ガス(ガス組成(体積比) 水素:窒素=4:96、酸素濃度1ppm未満)を導入して炉内を還元性ガス雰囲気としたことを除いて、実施例3と同様にして得られた透明導電膜を実施例4とした。
加熱処理を施していないことを除いて、実施例3と同様にして得られた透明被膜を比較例2とした。
基板として、厚さ1.5mmの平滑な石英基板を用い、また、焼成処理の加熱炉として、株式会社モトヤマ社製の型式SL−2035Dを用い、さらに、焼成処理及び加熱処理のそれぞれの温度条件を700℃としたことを除いて、実施例1と同様にして得られた透明導電膜を実施例5とした。
透明被膜の加熱処理の際、炉内に還元性ガス(ガス組成(体積比) 水素:窒素=4:96、酸素濃度1ppm未満)を導入して炉内を還元性ガス雰囲気としたことを除いて、実施例5と同様にして得られた透明導電膜を実施例6とした。
加熱処理を施していないことを除いて、実施例5と同様にして得られた透明被膜を比較例3とした。
基板として、厚さ1.5mmの平滑な石英基板を用い、また、焼成処理の加熱炉として、株式会社モトヤマ社製の型式SL−2035Dを用い、さらに、焼成処理及び加熱処理のそれぞれの温度条件を750℃としたことを除いて、実施例1と同様にして得られた透明導電膜を実施例7とした。
透明被膜の加熱処理の際、炉内に還元性ガス(ガス組成(体積比) 水素:窒素=4:96、酸素濃度1ppm未満)を導入して炉内を還元性ガス雰囲気としたことを除いて、実施例7と同様にして得られた透明導電膜を実施例8とした。
加熱処理を施していないことを除いて、実施例7と同様にして得られた透明被膜を比較例4とした。
チタンテトラエトキシド21.0gとニオブペンタエトキシド1.5gとをエタノール58.3gに溶解させた後に12時間還流した。これに塩酸(有効分濃度:36質量%)1.9gを加えて、攪拌機を用いて室温で1時間撹拌した後、さらにエタノール124.1gを加えた溶液を得た。この溶液は、最終的に作製される透明導電膜中のニオブ元素とチタン元素との含有比が5:95(原子比)となるようにしたものである。
透明被膜の加熱処理の際、炉内に還元性ガス(ガス組成(体積比) 水素:窒素=4:96、酸素濃度1ppm未満)を導入して炉内を還元性ガス雰囲気としたことを除いて、実施例9と同様にして得られた透明導電膜を実施例10とした。
加熱処理を施していないことを除いて、実施例9と同様にして得られた透明被膜を比較例5とした。
チタンテトラエトキシド16.2gとニオブペンタエトキシド5.7gとをエタノール57.6gに溶解させた後に12時間還流した。これに塩酸(有効分濃度:36質量%)1.8gを加えて、攪拌機を用いて室温で1時間撹拌した後、さらにエタノール122.1gを加えた溶液を得た。この溶液は、最終的に作製される透明導電膜中のニオブ元素とチタン元素との含有比が20:80(原子比)となるようにしたものである。
透明被膜の加熱処理の際、炉内に還元性ガス(ガス組成(体積比) 水素:窒素=4:96、酸素濃度1ppm未満)を導入して炉内を還元性ガス雰囲気としたことを除いて、実施例11と同様にして得られた透明導電膜を実施例12とした。
加熱処理を施していないことを除いて、実施例11と同様にして得られた透明被膜を比較例6とした。
チタンテトラエトキシド8.5gとタンタルテトラエトキシド2.7gとをエタノール27.2gに溶解させた後に12時間還流した。これに塩酸(有効分濃度:36質量%)0.9gを加えて、攪拌機を用いて室温で1時間撹拌した後、さらにエタノール59.0gを加えた溶液を得た。
透明被膜の加熱処理の際、炉内に還元性ガス(ガス組成(体積比) 水素:窒素=4:96、酸素濃度1ppm未満)を導入して炉内を還元性ガス雰囲気としたことを除いて、実施例13と同様にして得られた透明導電膜を実施例14とした。
加熱処理を施していないことを除いて、実施例13と同様にして得られた透明被膜を比較例7とした。
チタンエトキシド9.5gとニオブエトキシド1.5gとをエタノール27.0gに溶解させて12時間還流した後、ロータリーエバポレーターを用いてエタノールを留去することにより原料アルコキシド11.2gを得た。
加熱処理を施していないことを除いて、実施例15と同様にして得られた透明被膜を比較例8とした。
チタンエトキシド45.2gとニオブエトキシド7.0gとをエタノール135.3gに溶解させて12時間還流した後、ロータリーエバポレーターを用いてエタノールを留去することにより原料アルコキシド57.2gを得た。
加熱処理を施していないことを除いて、実施例16と同様にして得られた透明被膜を比較例9とした。
<膜厚>
実施例1〜14及び比較例1〜7のそれぞれについて、割断面を走査型電子顕微鏡(日立製作所社製 FE-SEM S-4000)を用いて観察し、被膜の膜厚を測定した。
実施例1〜16及び比較例1〜9のそれぞれについて、四端子式抵抗率計(三菱化学社製 Loresta-GP MCP-T600)を用い、被膜の表面抵抗率を測定した。
実施例1〜16及び比較例1〜9のそれぞれについて、基板も含めて分光光度計(日立製作所社製 U-3300)を用いて波長550nmの光の透過率を、分光光度計(シマズ製作所社製 Solid Spec−3700)を用いて波長550nmの光の反射率を測定した。なお、実施例1〜16及び比較例1〜9で用いた石英基板は、膜自体の透明性を明確にするため、550nmの光に対して、少なくとも80%以上の透過率を有するものである。
実施例1〜14及び比較例1〜7について、表1は膜厚、表2は表面抵抗率、表3は体積抵抗率、表4は透過率のそれぞれの結果を示す。実施例15及び16並びに比較例8及び9について、表5は、膜厚、表面抵抗率、体積抵抗率、及び透過率の結果を示す。
Claims (8)
- チタン化合物と遷移元素化合物とを含有する溶液又は分散液を基材上にコートするコーティングステップと、
上記コーティングステップで基材上にコートした溶液又は分散液を加熱して焼成することにより遷移元素がドープされたチタン酸化物の透明被膜を形成する焼成ステップと、
上記焼成ステップで形成した透明被膜を酸素濃度が1vol%未満のガス雰囲気下で加熱する加熱ステップと、
を備えた透明導電膜の製造方法であって、
上記チタン化合物がチタンアルコキシド及び/又はチタン塩であって、上記溶液又は分散液が、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン、及び第4級アンモニウム水酸化物、並びに第4級ホスホニウム水酸化物から選ばれる少なくとも1種を由来とする有機カチオンをさらに含有する透明導電膜の製造方法。 - 上記溶液中又は分散液中においてチタン化合物がチタン酸ナノシートの構造体を形成している請求項1に記載された透明導電膜の製造方法。
- チタン化合物と遷移元素化合物とを含有する溶液又は分散液を基材上にコートするコーティングステップと、
上記コーティングステップで基材上にコートした溶液又は分散液を加熱して焼成することにより遷移元素がドープされたチタン酸化物の透明被膜を形成する焼成ステップと、
上記焼成ステップで形成した透明被膜を酸素濃度が1vol%未満のガス雰囲気下で加熱する加熱ステップと、
を備えた透明導電膜の製造方法であって、
上記チタン化合物がチタンアルコキシド及び/又はチタン塩であって、上記溶液又は分散液が有機カチオンをさらに含有し、
上記溶液中又は分散液中において上記チタン化合物がチタン酸ナノシートの構造体を形成している透明導電膜の製造方法。 - 上記遷移元素化合物が長周期型周期表の5A族元素の化合物である請求項1乃至3のいずれかに記載された透明導電膜の製造方法。
- 上記5A族元素がニオブである請求項4に記載された透明導電膜の製造方法。
- 上記酸素濃度が1vol%未満のガスが不活性ガス及び/又は還元性ガスを主成分とするガスである請求項1乃至5のいずれかに記載された透明導電膜の製造方法。
- 上記酸素濃度が1vol%未満のガスの主成分である不活性ガスが窒素ガスである請求項6に記載された透明導電膜の製造方法。
- 上記焼成ステップにおける加熱温度条件を300〜1000℃及び保持時間条件を0.1時間以上24時間以下とする請求項1乃至7のいずれかに記載された透明導電膜の製造方法。
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