JP5381725B2 - Method for producing ZnO vapor deposition material - Google Patents

Method for producing ZnO vapor deposition material Download PDF

Info

Publication number
JP5381725B2
JP5381725B2 JP2010002907A JP2010002907A JP5381725B2 JP 5381725 B2 JP5381725 B2 JP 5381725B2 JP 2010002907 A JP2010002907 A JP 2010002907A JP 2010002907 A JP2010002907 A JP 2010002907A JP 5381725 B2 JP5381725 B2 JP 5381725B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
rare earth
zno
earth element
composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010002907A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010185130A (en
Inventor
良享 黛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2010002907A priority Critical patent/JP5381725B2/en
Publication of JP2010185130A publication Critical patent/JP2010185130A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5381725B2 publication Critical patent/JP5381725B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、例えば太陽電池などに用いられる透明導電膜や、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、タッチパネル装置の透明圧電センサーの透明電極、また表示装置を構成するアクティブマトリックス駆動装置、帯電防止導電膜コーティング、ガスセンサー、電磁遮蔽パネル、圧電デバイス、光電変換装置、発光装置、薄膜型二次電池などに用いられる導電膜を成膜するために用いられるZnO蒸着材の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a transparent conductive film used for, for example, a solar cell, a liquid crystal display device, an electroluminescence display device, a transparent electrode of a transparent piezoelectric sensor of a touch panel device, an active matrix driving device constituting the display device, and an antistatic conductive film The present invention relates to a method for producing a ZnO vapor deposition material used for forming a conductive film used in coatings, gas sensors, electromagnetic shielding panels, piezoelectric devices, photoelectric conversion devices, light-emitting devices, thin-film secondary batteries, and the like.

近年、太陽電池などの光電変換装置などを製造する場合には、透明導電膜が不可欠である。従来の透明導電膜としては、ITO膜(錫をドープしたインジウム酸化物膜)が知られている。ITO膜は、透明性に優れ、低抵抗であるという利点を有する。   In recent years, a transparent conductive film is indispensable when manufacturing photoelectric conversion devices such as solar cells. An ITO film (indium oxide film doped with tin) is known as a conventional transparent conductive film. The ITO film has the advantages of excellent transparency and low resistance.

一方、太陽電池や液晶表示装置等にあっては、その低コスト化が求められている。しかし、インジウムが高価なことから、ITO膜を透明導電膜として用いると、その太陽電池も必然的に高価なものになってしまう難点があった。また、太陽電池などを製造する場合などには、透明導電膜上にアモルファスシリコンをプラズマCVD法により成膜することになるが、その際に、透明導電膜がITO膜であると、プラズマCVD時の水素プラズマにより、ITO膜が劣化するという問題点もあった。   On the other hand, cost reduction is required for solar cells, liquid crystal display devices, and the like. However, since indium is expensive, when an ITO film is used as a transparent conductive film, the solar cell inevitably becomes expensive. In addition, when manufacturing solar cells or the like, amorphous silicon is deposited on the transparent conductive film by plasma CVD. At that time, if the transparent conductive film is an ITO film, There was also a problem that the ITO film deteriorated by the hydrogen plasma.

これらの点を解消するために、一層安価に作製することのできるAl、B、Si、Ge、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Smなどの導電活性元素をドープした酸化亜鉛系膜を太陽電池等の透明導電膜として使用することが提案され、この酸化亜鉛系膜を蒸着により形成するための酸化亜鉛系蒸着材が開示されている(例えば、特許文献1参照。)   In order to eliminate these points, zinc oxide doped with conductive active elements such as Al, B, Si, Ge, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, and Sm can be manufactured at a lower cost. It has been proposed to use a system film as a transparent conductive film for solar cells or the like, and a zinc oxide-based vapor deposition material for forming this zinc oxide-based film by vapor deposition is disclosed (for example, see Patent Document 1).

特開2008−088544号公報(請求項1、明細書[0005]〜[0008])JP 2008-088544 A (Claim 1, specifications [0005] to [0008])

上記特許文献1に示されたZnO蒸着材は、図7に示すようにZnO粉末1と導電性を向上するための添加物粉末2とを混合して原料混合粉末3とし、この粉末から成形体5を得た後、ZnO蒸着材となる焼結体6を作製している。ここでZnO粉末1と導電性を向上するための添加物粉末2との混合が不十分であると、添加物2が偏析することがあり、添加物粉末の凝集体4が僅かな比率で存在する。このような添加物粉末の分布が不均一な原料混合粉末3を用いて成形体5を作製し、この成形体5により作製した焼結体6では、その焼結組織中には添加物が偏析した部分7が存在することになる。組成分布が不均一な焼結体6を電子ビーム蒸着やプラズマ蒸着などの蒸着材に用いて成膜を行うと、膜組成が一定にならず、膜の組成制御が困難になる。また、膜中の添加元素濃度が低くなる問題も発生する。更に、添加物が偏析すると蒸発が不安定となってスプラッシュが発生する。スプラッシュが発生した場合の膜組織は不均一となり、それに伴い膜の比抵抗も上昇することになる。   As shown in FIG. 7, the ZnO vapor deposition material disclosed in Patent Document 1 is obtained by mixing a ZnO powder 1 and an additive powder 2 for improving conductivity to obtain a raw material mixed powder 3, and from this powder, a compact is formed. After obtaining 5, a sintered body 6 to be a ZnO vapor deposition material is produced. Here, when the mixing of the ZnO powder 1 and the additive powder 2 for improving the conductivity is insufficient, the additive 2 may segregate, and the aggregate 4 of the additive powder exists in a small ratio. To do. In the sintered body 6 produced by using the raw material mixed powder 3 having such a non-uniform distribution of the additive powder, the additive is segregated in the sintered structure. There will be a portion 7 that has been removed. When film formation is performed using the sintered body 6 having a non-uniform composition distribution as a deposition material such as electron beam vapor deposition or plasma vapor deposition, the film composition is not constant, making it difficult to control the composition of the film. There is also a problem that the concentration of the additive element in the film is lowered. Furthermore, if the additive segregates, evaporation becomes unstable and splash occurs. When splash occurs, the film structure becomes non-uniform, and the specific resistance of the film increases accordingly.

本発明の目的は、ZnO原料粉末に添加される、希土類元素を2種以上17種以下含む希土類元素酸化物の偏析を抑制し、組成均一性に優れたZnO蒸着材の製造方法を提供することにある。本発明の別の目的は、膜組成が均一なZnO膜が得られるZnO蒸着材の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for producing a ZnO vapor deposition material excellent in composition uniformity by suppressing segregation of rare earth element oxides containing 2 to 17 rare earth elements added to a ZnO raw material powder. It is in. Another object of the present invention is to provide a method for producing a ZnO vapor deposition material from which a ZnO film having a uniform film composition can be obtained.

本発明の第1の観点は、純度が98%以上のZnO粉末と純度が98%以上の希土類元素酸化物粉末とから複合粉末を作製し、この複合粉末から作製する第1造粒粉末をペレット状、タブレット状又は板状に成形した後、この成形体を焼結して、上記希土類元素を0.2〜15質量%含むZnO蒸着材を製造する方法であって、上記希土類元素酸化物粉末が希土類元素群から選ばれた2種以上17種以下の元素を含み、上記ZnO粉末と上記希土類元素酸化物粉末とを混合粉砕するメカニカルアロイング処理により平均粒径0.05〜2μmの複合粉末を作製する工程と、上記複合粉末により第1造粒粉末を作製する工程とを含むことを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, a composite powder is produced from a ZnO powder having a purity of 98% or more and a rare earth element oxide powder having a purity of 98% or more, and the first granulated powder produced from the composite powder is pelletized. And forming the ZnO vapor-deposited material containing 0.2 to 15% by mass of the rare earth element by molding the green body into a shape, a tablet shape or a plate shape, the rare earth element oxide powder Contains 2 to 17 elements selected from the group of rare earth elements, and a composite powder having an average particle size of 0.05 to 2 μm by mechanical alloying treatment in which the ZnO powder and the rare earth element oxide powder are mixed and pulverized. And a step of producing a first granulated powder from the composite powder.

本発明の第2の観点は、純度が98%以上のZnO粉末と純度が98%以上の希土類元素酸化物粉末とから複合粉末を作製し、この複合粉末から作製する第2造粒粉末をペレット状、タブレット状又は板状に成形した後、この成形体を焼結して、上記希土類元素を0.2〜15質量%含むZnO蒸着材を製造する方法であって、上記希土類元素酸化物粉末が希土類元素群から選ばれた2種以上17種以下の元素を含み、上記ZnO粉末と上記希土類元素酸化物粉末とを混合粉砕するメカニカルアロイング処理により平均粒径0.05〜2μmの複合粉末を作製する工程と、上記複合粉末を大気、窒素ガス、還元性ガス、不活性ガス又は真空の雰囲気中、800〜1200℃で仮焼することにより複合仮焼体を得る工程と、上記複合仮焼体を解砕して複合仮焼粉末を作製する工程と、上記複合仮焼粉末により第2造粒粉末を作製する工程とを含むことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, a composite powder is produced from a ZnO powder having a purity of 98% or more and a rare earth element oxide powder having a purity of 98% or more, and the second granulated powder produced from the composite powder is pelletized. And forming the ZnO vapor-deposited material containing 0.2 to 15% by mass of the rare earth element by molding the green body into a shape, a tablet shape or a plate shape, the rare earth element oxide powder Contains 2 to 17 elements selected from the group of rare earth elements, and a composite powder having an average particle size of 0.05 to 2 μm by mechanical alloying treatment in which the ZnO powder and the rare earth element oxide powder are mixed and pulverized. A step of obtaining a composite calcined body by calcining the composite powder at 800 to 1200 ° C. in an atmosphere of air, nitrogen gas, reducing gas, inert gas or vacuum, and the composite temporary Dissolve the fired body Characterized in that it comprises a step of preparing a composite calcined powder to, and a step of preparing a second granulated powder by the composite calcined powder.

本発明の第3の観点は、第1又は第2の観点に基づく発明であって、更に希土類元素群から選ばれた2種以上17種以下の元素がSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm又はSmを2種以上含むことを特徴とする。   A third aspect of the present invention is an invention based on the first or second aspect, wherein two or more and 17 or less elements selected from the group of rare earth elements are Sc, Y, La, Ce, Pr, It is characterized by containing 2 or more types of Nd, Pm or Sm.

本発明の第4の観点は、第1又は第2の観点に基づく発明であって、更にZnO粉末の平均粒径が0.1〜10μmであり、希土類元素酸化物粉末の平均粒径が0.05〜5μmであることを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention is an invention based on the first or second aspect, wherein the average particle size of the ZnO powder is 0.1 to 10 μm, and the average particle size of the rare earth element oxide powder is 0. 0.05 to 5 μm.

本発明の第5の観点は、第1ないし第4の観点の方法で製造されたZnO蒸着材をターゲット材として真空成膜法により形成されたZnO膜である。   A fifth aspect of the present invention is a ZnO film formed by a vacuum film formation method using the ZnO vapor deposition material manufactured by the method of the first to fourth aspects as a target material.

本発明の第1ないし第4の観点の方法によれば、ZnO粉末と希土類元素酸化物粉末とを混合粉砕するメカニカルアロイング処理により平均粒径0.05〜2μmの複合粉末を作製し、これを用いてZnO焼結体を作製することで、希土類元素の分散性が向上し、その偏析が抑制され組成均一性に優れたZnO焼結体であるZnO蒸着材が得られる。即ち、本発明により作製する複合粉末は、ZnOと希土類元素酸化物がナノメーターのレベルで複合化されるため、希土類元素の分散性はきわめて良好であり、この複合粉末を用いて作製するZnO焼結体の希土類元素の分散性は向上する。更に、この複合粉末を仮焼、解砕して作製する複合仮焼粉末を用いて作製するZnO焼結体は、ZnOと希土類元素酸化物との擬似固溶体の形成が促進されるため、組成均一性が更に向上した焼結体が得られる。また、本発明の第3の観点の方法によれば、2種以上17種以下の希土類元素を添加することにより、1種の元素添加の時よりも、導電に寄与する過電子を多く発生させることができ、広い温度範囲にわたってZnO膜の導電率を向上させることができる。更に、添加元素の組み合わせによりZnO結晶構造を安定化させることで、高い可視光透過率が得られ、また膜の緻密性が向上するため耐久性が向上する。とりわけ希土類元素の中でイオン半径が大きな元素と、イオン半径が小さな元素とを組み合わせて添加することや、或いはScなどの反応性の高い元素を含めて添加することが効果的である。本発明の第5の観点の蒸着材を用いると、安定した蒸着が可能となり、膜組成が均一で、成膜時の膜組成変化も少なく、所望の導電性及び可視光透過性を有するZnO膜が得られる。この素材は、透明導電膜の形成用に限らず、ガスセンサー、電磁遮蔽パネル、圧電デバイスなどの導電膜の形成用としても用いることが可能である。   According to the methods of the first to fourth aspects of the present invention, a composite powder having an average particle size of 0.05 to 2 μm is produced by mechanical alloying treatment in which ZnO powder and rare earth element oxide powder are mixed and pulverized. By producing a ZnO sintered body using, a dispersibility of rare earth elements is improved, segregation is suppressed, and a ZnO vapor deposition material which is a ZnO sintered body having excellent composition uniformity is obtained. That is, the composite powder produced according to the present invention has a very good dispersibility of the rare earth element because ZnO and the rare earth element oxide are compounded at the nanometer level. The dispersibility of the rare earth elements in the aggregate is improved. Furthermore, the ZnO sintered body prepared using the composite calcined powder prepared by calcining and pulverizing this composite powder promotes the formation of a pseudo solid solution of ZnO and rare earth element oxide, so that the composition is uniform. A sintered body with improved properties can be obtained. In addition, according to the method of the third aspect of the present invention, by adding 2 or more and 17 or less rare earth elements, more overelectrons contributing to conduction are generated than when adding one element. The conductivity of the ZnO film can be improved over a wide temperature range. Furthermore, by stabilizing the ZnO crystal structure by a combination of additive elements, high visible light transmittance can be obtained, and the film density is improved, so that durability is improved. It is particularly effective to add a combination of an element having a large ionic radius and an element having a small ionic radius among rare earth elements, or adding a highly reactive element such as Sc. When the vapor deposition material according to the fifth aspect of the present invention is used, stable vapor deposition is possible, the film composition is uniform, the film composition change during film formation is small, and the desired conductivity and visible light transmittance ZnO film. Is obtained. This material can be used not only for forming a transparent conductive film but also for forming a conductive film such as a gas sensor, an electromagnetic shielding panel, and a piezoelectric device.

本発明第1及び第2の実施形態における、各工程を示す図である。It is a figure which shows each process in 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明第1及び第2の実施形態における、複合粉末の微視的な構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the microscopic structure of the composite powder in 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明第1の実施形態における、第1造粒粉末の微視的な構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the microscopic structure of the 1st granulated powder in the 1st Embodiment of this invention. 本発明第2の実施形態における、第2造粒粉末の微視的な構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the microscopic structure of the 2nd granulated powder in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明第1の実施形態における、第1造粒粉末から焼結体までの微視的な構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the microscopic structure from the 1st granulated powder to a sintered compact in the 1st Embodiment of this invention. 本発明第2の実施形態における、第2造粒粉末から焼結体までの微視的な構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the microscopic structure from the 2nd granulated powder to a sintered compact in the 2nd Embodiment of this invention. 従来の方法における、原料混合粉末からZnO焼結体までの微視的な構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the microscopic structure from the raw material mixed powder to a ZnO sintered compact in the conventional method.

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。   Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

A.第1の実施形態
<メカニカルアロイング処理による複合粉末の作製工程>
一般的に、メカニカルアロイングとは機械的混合法と呼ばれ、硬球の回転運動により金属粉末或いはセラミックス粉末を練り合わせるように粉砕と圧着を繰り返す方法である。その装置としては、ボールミル、遊星ボールミル、アトライタ、ビーズミル等の高エネルギー混合粉砕装置などが挙げられる。金属粉末を用いる場合、酸化防止のために装置内部を真空とするもの、水素を充填するもの、冷却機構を有するものなどがある。これらの混合粉砕装置により、金属粉末或いはセラミックス粉末の混合粉末を、数十ナノメーターレベルにまで微粉砕する。このレベルまで微細化すると、固溶体化、化合物形成又はアモルファス化等が促進され、通常の溶解法や粉末冶金法では熱力学的に不可能な合金や非晶質合金の粉末を作製することができる。これは、強度の変形によって導入された格子欠陥が準安定物質の作製をもたらすためと考えられている。メカニカルアロイングは金属粉末への適用が多く知られているが、窒化物、炭化物又は酸化物にも適用されている。また、金属粉末と窒化物、炭化物又は酸化物粉末等を混合する場合、金属マトリックスに窒化物、炭化物又は酸化物の粉末を微細に分散させた合金粉末を製造する方法にも用いられる。
A. First Embodiment <Production Process of Composite Powder by Mechanical Alloying Process>
In general, mechanical alloying is called a mechanical mixing method, and is a method in which pulverization and pressure bonding are repeated so that metal powder or ceramic powder is kneaded by the rotational motion of a hard sphere. Examples of the apparatus include a high energy mixing and pulverizing apparatus such as a ball mill, a planetary ball mill, an attritor, and a bead mill. In the case of using metal powder, there are those in which the inside of the apparatus is evacuated to prevent oxidation, those in which hydrogen is filled, and those having a cooling mechanism. By these mixing and pulverizing apparatuses, the mixed powder of metal powder or ceramic powder is finely pulverized to a level of several tens of nanometers. Refinement to this level promotes solid solution formation, compound formation, or amorphization, and can produce alloys and amorphous alloy powders that are thermodynamically impossible with ordinary melting and powder metallurgy methods. . This is thought to be due to the lattice defects introduced by the deformation of strength resulting in the production of metastable materials. Mechanical alloying is well known to be applied to metal powders, but is also applied to nitrides, carbides or oxides. In addition, when a metal powder and a nitride, carbide or oxide powder are mixed, it is also used in a method for producing an alloy powder in which a nitride, carbide or oxide powder is finely dispersed in a metal matrix.

次いで、本発明のメカニカルアロイング処理による複合粉末の作製例として、遊星ボールミルを用いたZnO粉末と希土類元素酸化物粉末との複合粉末の作製工程について説明する。遊星ボールミルとは、回転する円盤の上でボールミル容器が自転されるため、高エネルギーの混合粉砕が可能な装置である。図1に示すように、所定量の純度98%以上のZnO粉末11と、純度98%以上の、希土類元素群から選ばれた2種以上17種以下の元素を含む希土類元素酸化物粉末12を遊星ボールミル装置に充填し、運転することによりメカニカルアロイング処理を行い複合粉末13を作製する。好ましくは、純度99.9%以上のZnO粉末と、純度99.9%以上の希土類元素酸化物粉末を用いる。   Next, as a production example of a composite powder by the mechanical alloying process of the present invention, a production process of a composite powder of ZnO powder and rare earth element oxide powder using a planetary ball mill will be described. A planetary ball mill is a device capable of high-energy mixed grinding because a ball mill container rotates on a rotating disk. As shown in FIG. 1, a predetermined amount of ZnO powder 11 having a purity of 98% or more and a rare earth element oxide powder 12 having a purity of 98% or more and containing 2 or more and 17 or less elements selected from a rare earth element group. The composite powder 13 is produced by performing mechanical alloying treatment by filling the planetary ball mill apparatus and operating it. Preferably, a ZnO powder having a purity of 99.9% or more and a rare earth element oxide powder having a purity of 99.9% or more are used.

混合粉砕は乾式、湿式ともに可能であるが、湿式の方が粉体凝集による容器壁面やボールへの粉体付着が少ないなどの利点があり、好ましい。湿式混合粉砕する場合、用いる分散媒としてはエタノール、n−へキサンなどが好ましい。また、粉砕添加剤として、界面活性剤、ステアリン酸等を添加しても良い。容器内の雰囲気は大気であるが、窒素又は不活性ガス等を充填しても良い。   The mixing and pulverization can be carried out by both dry and wet methods, but the wet method is preferable because it has advantages such as less powder adhesion to the container wall surface and balls due to powder aggregation. In the case of wet mixing and grinding, ethanol, n-hexane and the like are preferable as a dispersion medium to be used. Moreover, you may add surfactant, a stearic acid, etc. as a grinding | pulverization additive. The atmosphere in the container is air, but it may be filled with nitrogen or an inert gas.

ZnO粉末11と希土類元素酸化物粉末12との配合比率は、ZnOと希土類元素酸化物との合計質量を100質量%として、希土類元素を0.2〜15質量%含む比率になるようにする。希土類元素が上記下限値未満であると膜の導電性向上のために必要な希土類元素の濃度が確保できなくなり、上記上限値を越えるとZnO導電膜として基本的な性能が得られなくなるためである。好ましい希土類元素の含有量は3〜6質量%である。なお、ZnO粉末11と2種以上17種以下の希土類元素酸化物粉末12とを混合粉砕して作製された複合粉末13の組成を上記範囲に制御することにより、ZnO蒸着材16に含まれる2種以上17種以下の希土類元素の合計含有量を0.2〜15質量%の範囲に制御することができる。   The blending ratio of the ZnO powder 11 and the rare earth element oxide powder 12 is such that the total mass of ZnO and the rare earth element oxide is 100% by mass, and the ratio is 0.2 to 15% by mass of the rare earth element. If the rare earth element is less than the lower limit, the concentration of the rare earth element necessary for improving the conductivity of the film cannot be secured, and if the upper limit is exceeded, basic performance as a ZnO conductive film cannot be obtained. . A preferable rare earth element content is 3 to 6% by mass. In addition, by controlling the composition of the composite powder 13 produced by mixing and pulverizing the ZnO powder 11 and 2 or more and 17 or less rare earth element oxide powders 12 within the above range, 2 contained in the ZnO vapor deposition material 16. The total content of the rare earth elements of at least 17 species and not more than 17 species can be controlled in the range of 0.2 to 15% by mass.

原料のZnO粉末11の平均粒径は0.1〜10μm、好ましくは0.1〜5μmである。下限値未満であると粉末の凝集が著しくなり、上限値を越えると希土類元素酸化物との擬似固溶体を形成する効果が十分に得られないといった問題が生じる。好ましくは0.2〜2μmである。希土類元素酸化物粉末12の平均粒径は0.05〜5μm、好ましくは0.05〜2μmである。下限値未満であると粉末の凝集が著しくなり、上限値を越えると擬似固溶体を形成する効果が十分に得られないといった問題が生じる。好ましくは0.1〜1μm、更に好ましくは0.1〜0.5である。   The average particle diameter of the raw material ZnO powder 11 is 0.1 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm. If the amount is less than the lower limit, the powder is agglomerated, and if the upper limit is exceeded, there is a problem that the effect of forming a pseudo solid solution with the rare earth element oxide cannot be obtained sufficiently. Preferably it is 0.2-2 micrometers. The average particle diameter of the rare earth element oxide powder 12 is 0.05 to 5 μm, preferably 0.05 to 2 μm. If the amount is less than the lower limit, the powder is agglomerated, and if the upper limit is exceeded, there is a problem that the effect of forming a pseudo-solid solution cannot be obtained sufficiently. Preferably it is 0.1-1 micrometer, More preferably, it is 0.1-0.5.

複合粉末13の粒度制御は、ポット容積、粉末投入量、ボール量、ボール径、円盤回転速度、分散媒の種類、分散媒投入量、運転時間等を制御することにより行う。   The particle size of the composite powder 13 is controlled by controlling the pot volume, powder input amount, ball amount, ball diameter, disk rotation speed, type of dispersion medium, dispersion medium input amount, operation time, and the like.

本実施形態では、円盤回転速度は500〜1000rpmである。ボールミル容器は、容積0.2〜0.5Lのステンレス製の円筒型ポットを用いる。また、メノー製、ジルコニア製の容器を用いることもできる。ボールは直径が10〜30mmφの安定化ZrO2ボールなどを用いる。ボール径が小さくなるほど微粉砕が可能であるが、ボールの摩耗によるコンタミネーション量も増加する。好ましいボール径は15〜20mmφである。ボールの投入量は、ボールミル容器の容積の1/5〜1/3である。投入原料が50〜100gである場合、混合粉砕時間は0.2〜1時間で行う。下限値未満であると粉砕が不十分であり、上限値を越えると過粉砕による凝集およびボールやポット内壁への付着が発生し易くなる。好ましくは0.4〜0.6時間である。 In this embodiment, the disk rotation speed is 500 to 1000 rpm. The ball mill container uses a stainless steel cylindrical pot having a volume of 0.2 to 0.5 L. Menor and zirconia containers can also be used. As the ball, a stabilized ZrO 2 ball having a diameter of 10 to 30 mmφ is used. The smaller the ball diameter, the more finely pulverized, but the amount of contamination due to wear of the ball also increases. A preferable ball diameter is 15 to 20 mmφ. The input amount of the ball is 1/5 to 1/3 of the volume of the ball mill container. When the input raw material is 50 to 100 g, the mixing and grinding time is 0.2 to 1 hour. If it is less than the lower limit value, pulverization is insufficient, and if it exceeds the upper limit value, aggregation due to excessive pulverization and adhesion to the inner wall of the ball or the pot are likely to occur. Preferably it is 0.4 to 0.6 hours.

上記の条件で混合粉砕して作製する複合粉末13の平均粒径は0.05〜2μmである。下限値未満であると粉末の凝集が著しくなり、上限値を越えると希土類元素酸化物との擬似固溶体を形成する効果が十分に得られないといった問題が生じる。好ましくは0.1〜5μmである。   The average particle size of the composite powder 13 produced by mixing and grinding under the above conditions is 0.05 to 2 μm. If the amount is less than the lower limit, the powder is agglomerated, and if the upper limit is exceeded, there is a problem that the effect of forming a pseudo solid solution with the rare earth element oxide cannot be obtained sufficiently. Preferably it is 0.1-5 micrometers.

これらの粉末の平均粒径は、レーザー回折・散乱法(マイクロトラック法)に従い、日機装社製(FRA型)を用い、分散媒としてヘキサメタりん酸Naを使用し、1回の測定時間を30秒として3回測定した値を平均化して求める。   The average particle size of these powders was determined by laser diffraction / scattering method (microtrack method), using Nikkiso Co., Ltd. (FRA type), using hexametaphosphate Na as a dispersion medium, and measuring time for one second for 30 seconds. Is obtained by averaging the values measured three times.

微粉砕が数十ナノメートルレベルになるまで進行すると、図2に示すように、球状であるZnO粉末11と希土類元素酸化物粉末12は扁平異型形状に塑性変形し、これが積層した、金属元素のような完全な層状を呈しない、準ラメラ構造の複合粉末13になる。   When the pulverization proceeds to a level of several tens of nanometers, the spherical ZnO powder 11 and the rare earth element oxide powder 12 are plastically deformed into a flat irregular shape as shown in FIG. Thus, the composite powder 13 having a quasi-lamella structure that does not exhibit such a perfect layer shape is obtained.

<複合粉末の造粒工程>
図1に示すように、上記複合粉末13と有機溶媒とバインダとを混合して、濃度が30〜75質量%のスラリーを調製する。好ましい濃度は40〜65質量%である。スラリーの濃度を30〜75質量%に限定したのは、75質量%を越えると上記スラリーが非水系であるため、安定した混合造粒が難しい問題点があり、30質量%未満では均一な組織を有する緻密なZnO焼結体が得られないからである。複合粉末13の平均粒径は0.05〜2μmの範囲内にあることが好ましい。複合粉末の平均粒径を上記範囲内に規定したのは、下限値未満であると粉末が細かすぎて凝集するため、粉末のハンドリングが悪くなる問題があり、上限値を越えると、微細構造の制御が難しく、緻密なペレットが得られない問題があるからである。
<Granulation process of composite powder>
As shown in FIG. 1, the composite powder 13, an organic solvent, and a binder are mixed to prepare a slurry having a concentration of 30 to 75% by mass. A preferable concentration is 40 to 65% by mass. The reason why the concentration of the slurry is limited to 30 to 75% by mass is that when the content exceeds 75% by mass, the slurry is non-aqueous, so there is a problem that stable mixed granulation is difficult. This is because a dense ZnO sintered body having the above cannot be obtained. The average particle size of the composite powder 13 is preferably in the range of 0.05 to 2 μm. When the average particle size of the composite powder is defined within the above range, if the powder is less than the lower limit value, the powder is too fine and agglomerates, so there is a problem that the handling of the powder is worsened. This is because it is difficult to control and a dense pellet cannot be obtained.

有機溶媒としてはエタノールやプロパノール等を用いることが好まく、バインダとしてはポリエチレングリコールやポリビニルブチラール等が好ましい。バインダの添加量は0.2〜5.0質量%であることが好ましい。また、複合粉末13とバインダと有機溶媒との湿式混合は、湿式ボールミル又は撹拌ミルにより行われる。湿式ボールミルでは、ZrO2製ボールを用いる場合には、直径5〜10mmの多数のZrO2製ボールを用いて8〜24時間、好ましくは20〜24時間湿式混合される。撹拌ミルでは、直径1〜3mmのZrO2製ボールを用いて0.5〜1時間湿式混合される。次に上記スラリーを噴霧乾燥して平均粒径が50〜250μm、好ましくは100〜200μmの第1造粒粉末14(図3)を得る。上記噴霧乾燥はスプレードライヤを用いて行われることが好ましい。 It is preferable to use ethanol or propanol as the organic solvent, and polyethylene glycol or polyvinyl butyral is preferable as the binder. It is preferable that the addition amount of a binder is 0.2-5.0 mass%. Further, the wet mixing of the composite powder 13, the binder, and the organic solvent is performed by a wet ball mill or a stirring mill. In the wet ball mill, when ZrO 2 balls are used, wet mixing is performed for 8 to 24 hours, preferably 20 to 24 hours, using a large number of ZrO 2 balls having a diameter of 5 to 10 mm. In the stirring mill, wet mixing is performed for 0.5 to 1 hour using a ZrO 2 ball having a diameter of 1 to 3 mm. Next, the slurry is spray-dried to obtain a first granulated powder 14 (FIG. 3) having an average particle size of 50 to 250 μm, preferably 100 to 200 μm. The spray drying is preferably performed using a spray dryer.

図3に示すように、上記第1造粒粉末14は、ZnO粉末11と希土類元素酸化物粉末12とが扁平形状に塑性変形し積層して作製されるラメラ構造の複合粉末13の複数個が、バインダにより結合され集合したものである。   As shown in FIG. 3, the first granulated powder 14 is composed of a plurality of lamellar structure composite powders 13 formed by plastically deforming and laminating ZnO powder 11 and rare earth element oxide powder 12 into a flat shape. , And combined by a binder.

<成形工程>
図1に示すように、この第1造粒粉末14を所定の型に入れて所定の圧力で成形し、成形体15を作製する。所定の型は一軸プレス装置又は冷間静水圧成形装置(CIP(Cold Isostatic Press)成形装置)が用いられる。また、タブレットマシンやブリケットマシン等を用いてもよい。一軸プレス装置では、第1造粒粉末14を750〜2000kg/cm2(73.5〜196.1MPa)、好ましくは1000〜1500kg/cm2(98.1〜147.1MPa)の圧力で一軸加圧成形し、CIP成形装置では、第1造粒粉末14を1000〜3000kg/cm2(98.0〜294.2MPa)、好ましくは1500〜2000kg/cm2(147.1〜196.1MPa)の圧力でCIP成形する。圧力を上記範囲に限定したのは、成形体15の密度を高めるとともに焼結後の変形を防止し、後加工を不要にするためである。
<Molding process>
As shown in FIG. 1, the first granulated powder 14 is put into a predetermined mold and molded at a predetermined pressure to produce a molded body 15. As the predetermined mold, a uniaxial pressing device or a cold isostatic pressing device (CIP (Cold Isostatic Press) forming device) is used. A tablet machine, a briquette machine, or the like may be used. In uniaxial pressing apparatus, the first granulated powder 14 750~2000kg / cm 2 (73.5~196.1MPa) , uniaxial pressing at a pressure of preferably 1000~1500kg / cm 2 (98.1~147.1MPa) In the CIP molding apparatus, the first granulated powder 14 is 1000 to 3000 kg / cm 2 (98.0 to 294.2 MPa), preferably 1500 to 2000 kg / cm 2 (147.1 to 196.1 MPa). CIP molding with pressure. The reason why the pressure is limited to the above range is to increase the density of the molded body 15 and prevent deformation after sintering, thereby making post-processing unnecessary.

<焼結工程>
図1に示すように、上記成形体15を所定の温度で焼結し、ZnO焼結体(ZnO蒸着材)16を作製する。焼結は大気、不活性ガス、真空又は還元ガス雰囲気中で行う。好ましい雰囲気は大気、還元ガス雰囲気である。焼結温度1000℃以上で焼結する。焼結温度が1000℃未満であると、十分な焼結性が得られないからである。好ましくは、1200〜1400℃で2〜5時間である。これにより相対密度が90%以上のペレットが得られる。上記焼結は大気圧下で行うが、ホットプレス(HP)焼結や熱間静水圧プレス(HIP、Hot Isostatic Press)焼結のように加圧焼結を行う場合には、不活性ガス、真空又は還元ガス雰囲気中で1000℃以上の温度で1〜5時間行うことが好ましい。また、一軸プレスにより板状の焼結体としても良い。
<Sintering process>
As shown in FIG. 1, the molded body 15 is sintered at a predetermined temperature to produce a ZnO sintered body (ZnO vapor deposition material) 16. Sintering is performed in air, inert gas, vacuum or reducing gas atmosphere. A preferable atmosphere is air or a reducing gas atmosphere. Sintering is performed at a sintering temperature of 1000 ° C. or higher. This is because if the sintering temperature is lower than 1000 ° C., sufficient sinterability cannot be obtained. Preferably, it is 2 to 5 hours at 1200 to 1400 ° C. Thereby, a pellet having a relative density of 90% or more is obtained. The above sintering is performed under atmospheric pressure, but when performing pressure sintering such as hot pressing (HP) sintering or hot isostatic pressing (HIP) sintering, an inert gas, It is preferable to carry out in a vacuum or reducing gas atmosphere at a temperature of 1000 ° C. or higher for 1 to 5 hours. Moreover, it is good also as a plate-shaped sintered compact by uniaxial press.

図5は、第1造粒粉末14、成形体15、ZnO焼結体16の微視的な構造を模式的に示した図である。図5に示すように、複合粉末13はZnO粉末と希土類元素酸化物粉末とが扁平異型形状に積層して作製される準ラメラ構造であるため、この造粒粉末、成形体及びZnO焼結体中では、希土類元素酸化物が均一に分散している。従って、図7に示すように、ZnO粉末と希土類元素酸化物粉末の混合粉末を原料として作製したZnO焼結体に見られるような希土類元素酸化物が偏析した部分が存在しない。このようにして、組成均一性に優れたZnO焼結体(ZnO蒸着材)16を得ることができる。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a microscopic structure of the first granulated powder 14, the molded body 15, and the ZnO sintered body 16. As shown in FIG. 5, since the composite powder 13 has a quasi-lamella structure formed by laminating ZnO powder and rare earth element oxide powder in a flat irregular shape, this granulated powder, compact and ZnO sintered body Among them, the rare earth element oxide is uniformly dispersed. Therefore, as shown in FIG. 7, there is no segregated portion of rare earth element oxides as seen in a ZnO sintered body produced using a mixed powder of ZnO powder and rare earth element oxide powder as a raw material. Thus, the ZnO sintered body (ZnO vapor deposition material) 16 excellent in composition uniformity can be obtained.

<成膜工程>
得られたZnO焼結体(ZnO蒸着材)16を蒸着源として、真空成膜法により基板表面にZnO膜を形成する。上記ZnO膜を形成するための真空成膜法としては、電子ビーム蒸着法、反応性プラズマ蒸着法、イオンプレーティング法又はスパッタリング法などが挙げられる。
<Film formation process>
Using the obtained ZnO sintered body (ZnO vapor deposition material) 16 as a vapor deposition source, a ZnO film is formed on the substrate surface by a vacuum film formation method. Examples of the vacuum film forming method for forming the ZnO film include an electron beam evaporation method, a reactive plasma evaporation method, an ion plating method, and a sputtering method.

希土類添加元素が3価又は4価であって、これがZnO膜中に添加された場合、2価であるZnに対して過剰のキャリア電子を発生させるため、高い導電率が得られる。また、2種以上17種以下の希土類元素を添加することにより、1種の元素添加の時よりも、導電に寄与する過電子を多く発生させることができ、広い温度範囲にわたってZnO膜の導電率を向上させることができる。2種以上17種以下の希土類元素は、イオン半径が大きな元素と、イオン半径が小さな元素とを組み合わせて添加することが好ましい。これは、大きなイオンの添加により歪んだZnO結晶を、小さなイオンを添加することで回復整合させ、高い可視光透過率を有し、緻密性に優れ耐久性に優れた膜が得られるからである。或いはScなどの反応性の高い元素を含めて添加することが好ましい。これは、ZnO結晶構造の整った膜へと回復させ、高い可視光透過率を有し、緻密性に優れ耐久性に優れた膜が得られるからである。   When the rare earth additive element is trivalent or tetravalent and is added to the ZnO film, excess carrier electrons are generated with respect to Zn which is divalent, so that high conductivity is obtained. Also, by adding 2 or more and 17 or less rare earth elements, more overelectrons contributing to the conduction can be generated than when adding one element, and the conductivity of the ZnO film over a wide temperature range. Can be improved. It is preferable to add two or more and 17 or less rare earth elements in combination of an element having a large ionic radius and an element having a small ionic radius. This is because a ZnO crystal distorted by the addition of large ions is recovered and matched by adding small ions, and a film having high visible light transmittance, excellent density and excellent durability can be obtained. . Or it is preferable to add including highly reactive elements, such as Sc. This is because a film having a ZnO crystal structure is restored, and a film having high visible light transmittance, excellent denseness, and excellent durability can be obtained.

B.第2の実施形態
<メカニカルアロイング処理による複合粉末の作製工程>
第1の実施形態と同様に、所定量の純度98%以上のZnO粉末11と、純度98%以上の希土類元素酸化物粉末12を遊星ボールミル砕装置に充填し、運転することによりメカニカルアロイング処理を行い複合粉末13を作製する。好ましくは、純度99.9%以上のZnO粉末と、純度99.9%以上の希土類元素酸化物粉末を用いる。その詳細は、第1の実施形態に準ずる。
B. Second Embodiment <Production Step of Composite Powder by Mechanical Alloying Process>
Similarly to the first embodiment, a predetermined amount of ZnO powder 11 having a purity of 98% or more and rare earth element oxide powder 12 having a purity of 98% or more are filled in a planetary ball mill crusher and operated to perform mechanical alloying treatment. To produce the composite powder 13. Preferably, a ZnO powder having a purity of 99.9% or more and a rare earth element oxide powder having a purity of 99.9% or more are used. The details are in accordance with the first embodiment.

<複合粉末の仮焼工程>
図1に示すように、メカニカルアロイング処理により作製した複合粉末13の仮焼を行い、複合仮焼体17を作製する。仮焼は大気、窒素ガス、還元性ガス、不活性ガス又は真空の雰囲気中で行う。好ましい雰囲気は大気、還元ガス雰囲気である。仮焼温度は800〜1200℃である。仮焼温度が800℃未満であると、十分な焼結性が得られないからであり、また1200℃を越えるとZnOが蒸発してしまい、組成成分が変化してしまうからである。好ましい仮焼時間は2〜5時間である。仮焼に用いる坩堝はアルミナ系、マグネシア系又はジルコニア系坩堝などを用いる。好ましくはマグネシアを用いる。仮焼の目的は、ZnO粒子と希土類元素酸化物粒子との界面で反応を起こし、ZnOと希土類元素酸化物との擬似固溶体を形成することである。これにより、ZnOマトリックスに対する希土類元素の分散性が向上する効果が期待できる。また、その反応性は焼結温度により制御することが可能である。
<Calcination process of composite powder>
As shown in FIG. 1, the composite powder 13 produced by mechanical alloying is calcined to produce a composite calcined body 17. Calcination is performed in the atmosphere of air, nitrogen gas, reducing gas, inert gas, or vacuum. A preferable atmosphere is air or a reducing gas atmosphere. The calcination temperature is 800 to 1200 ° C. This is because if the calcination temperature is less than 800 ° C., sufficient sinterability cannot be obtained, and if it exceeds 1200 ° C., ZnO evaporates and the composition components change. The preferred calcination time is 2 to 5 hours. As the crucible used for calcination, an alumina-based, magnesia-based, or zirconia-based crucible is used. Preferably magnesia is used. The purpose of calcination is to cause a reaction at the interface between the ZnO particles and the rare earth element oxide particles to form a pseudo solid solution of ZnO and the rare earth element oxide. Thereby, the effect which the dispersibility of the rare earth element with respect to a ZnO matrix improves can be anticipated. In addition, the reactivity can be controlled by the sintering temperature.

<複合仮焼体を解砕する工程>
図1に示すように、上記仮焼により得られた複合仮焼体17を機械的に解砕し、複合仮焼粉末18を作製する。解砕装置には、ジョークラッシャ、ロールクラッシャ、ハンマークラッシャ、ディスククラッシャ、スタンプミル、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、ジェットミル等を用いる。好ましくは、ハンマークラッシャを用いる。これは、比較的不純物の混入が低く、プロセスが簡素だからである。平均粒径が0.05〜5μm、好ましくは0.1〜5μmの範囲に入るまで解砕する。この範囲に複合仮焼粉末18の平均粒径を制御したのは、下限値未満では粉末の凝集が著しくなってハンドリングが難しくなり、上限値を越えると焼結性が悪化するからである。特に好ましくは0.1〜2μm、更に好ましくは0.2〜2μmである。
<Process of crushing composite calcined body>
As shown in FIG. 1, the composite calcined body 17 obtained by the calcining is mechanically crushed to produce a composite calcined powder 18. As the crusher, a jaw crusher, a roll crusher, a hammer crusher, a disc crusher, a stamp mill, a ball mill, a bead mill, a vibration mill, a jet mill, or the like is used. Preferably, a hammer mark lasher is used. This is because impurities are relatively low and the process is simple. Grind until the average particle size is in the range of 0.05-5 μm, preferably 0.1-5 μm. The reason why the average particle size of the composite calcined powder 18 is controlled within this range is that the powder is agglomerated significantly if it is less than the lower limit, and handling becomes difficult, and if the upper limit is exceeded, the sinterability deteriorates. Especially preferably, it is 0.1-2 micrometers, More preferably, it is 0.2-2 micrometers.

図4に示すように、複合仮焼粉末18は、ZnOと希土類元素酸化物との間で擬似固溶体20が形成され、希土類元素の分散性が向上している。   As shown in FIG. 4, in the composite calcined powder 18, a pseudo solid solution 20 is formed between ZnO and the rare earth element oxide, and the dispersibility of the rare earth element is improved.

<複合仮焼粉末の造粒工程>
図1に示すように、複合仮焼粉末18より第2造粒粉末19(図4)を作製する。その詳細は、第1の実施形態の複合粉末13の造粒工程に準ずる。
<Granulation process of composite calcined powder>
As shown in FIG. 1, a second granulated powder 19 (FIG. 4) is produced from the composite calcined powder 18. The details are based on the granulation step of the composite powder 13 of the first embodiment.

<成形工程>
図1に示すように、第2造粒粉末19を成形し、成形体21を作製する。その詳細は、第1の実施形態の成形工程に準ずる。
<Molding process>
As shown in FIG. 1, the 2nd granulated powder 19 is shape | molded and the molded object 21 is produced. The details are based on the molding process of the first embodiment.

<焼結工程>
図1に示すように、上記成形体21を所定の温度で焼結し、ZnO焼結体(ZnO蒸着材)22を作製する。焼結は大気、不活性ガス、真空又は還元ガス雰囲気中で行う。好ましい雰囲気は大気、不活性ガス、真空又は還元ガス雰囲気である。焼結温度1000℃以上で焼結する。焼結温度が1000℃未満であると、十分な焼結性が得られないためこの温度条件とした。好ましくは、1200〜1400℃で2〜5時間である。これにより相対密度が90%以上のペレットが得られる。上記焼結は大気圧下で行うが、ホットプレス(HP)焼結や熱間静水圧プレス(HIP、Hot Isostatic Press)焼結のように加圧焼結を行う場合には、不活性ガス、真空又は還元ガス雰囲気中で1000℃以上の温度で1〜5時間行うことが好ましい。また、一軸プレスにより板状の焼結体としても良い。
<Sintering process>
As shown in FIG. 1, the molded body 21 is sintered at a predetermined temperature to produce a ZnO sintered body (ZnO vapor deposition material) 22. Sintering is performed in air, inert gas, vacuum or reducing gas atmosphere. Preferred atmospheres are air, inert gas, vacuum or reducing gas atmosphere. Sintering is performed at a sintering temperature of 1000 ° C. or higher. When the sintering temperature was less than 1000 ° C., sufficient sinterability could not be obtained, so this temperature condition was used. Preferably, it is 2 to 5 hours at 1200 to 1400 ° C. Thereby, a pellet having a relative density of 90% or more is obtained. The above sintering is performed under atmospheric pressure, but when performing pressure sintering such as hot pressing (HP) sintering or hot isostatic pressing (HIP) sintering, an inert gas, It is preferable to carry out in a vacuum or reducing gas atmosphere at a temperature of 1000 ° C. or higher for 1 to 5 hours. Moreover, it is good also as a plate-shaped sintered compact by uniaxial press.

図6は、第2造粒粉末19、成形体21、ZnO焼結体22の微視的な構造を模式的に示した図である。図6に示すように、複合仮焼粉末18では、ZnOと希土類元素酸化物とが擬似固溶体20を形成しているため、この造粒粉末、成形体及びZnO焼結体中では、希土類元素酸化物が均一に分散している。従って、図7に示すように、ZnO粉末と希土類元素酸化物粉末の混合粉末を原料として作製したZnO焼結体に見られるような希土類元素酸化物が偏析した部分が存在しない。このようにして、組成均一性に優れたZnO焼結体(ZnO蒸着材)22を得ることができる。   FIG. 6 is a diagram schematically showing a microscopic structure of the second granulated powder 19, the compact 21, and the ZnO sintered body 22. As shown in FIG. 6, in the composite calcined powder 18, ZnO and rare earth element oxide form a pseudo solid solution 20, and therefore, in this granulated powder, compact and ZnO sintered body, rare earth element oxidation is performed. Things are evenly dispersed. Therefore, as shown in FIG. 7, there is no segregated portion of rare earth element oxides as seen in a ZnO sintered body produced using a mixed powder of ZnO powder and rare earth element oxide powder as a raw material. Thus, the ZnO sintered body (ZnO vapor deposition material) 22 excellent in composition uniformity can be obtained.

<成膜工程>
第2の実施形態により作製したZnO焼結体(ZnO蒸着材)22を蒸着源とするZnO膜を作製する。その詳細は、第1の実施形態の成膜工程に準ずる。
<Film formation process>
A ZnO film is produced using the ZnO sintered body (ZnO vapor deposition material) 22 produced according to the second embodiment as an evaporation source. The details are in accordance with the film forming process of the first embodiment.

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。   Next, examples of the present invention will be described in detail together with comparative examples.

<実施例1>
先ず、平均粒径2.0μmで純度99.7%のZnO粉末と、平均粒径2.5μmで純度99.5%のCeO2粉末と、平均粒径2.5μmで純度99.5%のSc23粉末とを所定量ずつ計量し、これらの粉末を遊星ボールミル装置に充填し、この装置を運転することにより、上記粉末を混合粉砕するメカニカルアロイング処理を行って複合粉末を作製した。この混合粉砕は湿式混合で行い、分散媒としてエタノールを添加し、粉砕添加剤として界面活性剤を添加した。なお、容器内の雰囲気は大気とした。上記メカニカルアロイング処理を行って作製された複合粉末の平均粒径は0.5μmであった。ここで、上記複合粉末の組成について、ZnO粉末とCeO2粉末(希土類元素酸化物粉末)とSc23粉末(希土類元素酸化物粉末)との合計質量を100質量%としたとき、Ce(希土類元素)とSc(希土類元素)の含有割合がそれぞれ2質量%になるように制御した。
<Example 1>
First, a ZnO powder having an average particle diameter of 2.0 μm and a purity of 99.7%, a CeO 2 powder having an average particle diameter of 2.5 μm and a purity of 99.5%, and an average particle diameter of 2.5 μm and a purity of 99.5% Sc 2 O 3 powder was weighed in a predetermined amount, filled in a planetary ball mill device, and this device was operated to perform a mechanical alloying process for mixing and pulverizing the powder to produce a composite powder. . This mixing and grinding was performed by wet mixing, ethanol was added as a dispersion medium, and a surfactant was added as a grinding additive. The atmosphere in the container was air. The average particle size of the composite powder produced by performing the mechanical alloying treatment was 0.5 μm. Here, regarding the composition of the composite powder, when the total mass of ZnO powder, CeO 2 powder (rare earth element oxide powder) and Sc 2 O 3 powder (rare earth element oxide powder) is 100% by mass, Ce ( The content ratio of rare earth elements) and Sc (rare earth elements) was controlled to be 2 mass%.

次に、上記複合粉末に有機溶媒とバインダとを添加して混合して、濃度が50質量%のスラリーを調製した。有機溶媒としてはエタノールを用い、バインダとしてはポリビニルブチラールを用いた。また、バインダの添加量は0.5質量%であった。複合粉末と有機溶媒とバインダとの湿式混合は、撹拌ミルにより行った。上記スラリーを、スプレードライヤを用いて噴霧乾燥し、平均粒径200μmの第1造粒粉末を得た。この第1造粒粉末を一軸プレス装置(理研精機社製、型式名:CD型)を用いて、圧力1000kg/cm2(98MPa)にて一軸加圧成形することにより成形体を作製した。更に、大気焼成炉を用いて上記成形体を大気雰囲気中、1200℃の温度で5時間焼結することにより、ZnO蒸着材(ZnO焼結体)を得た。このZnO蒸着体を実施例1とした。 Next, an organic solvent and a binder were added to and mixed with the composite powder to prepare a slurry having a concentration of 50% by mass. Ethanol was used as the organic solvent, and polyvinyl butyral was used as the binder. Moreover, the addition amount of the binder was 0.5 mass%. The wet mixing of the composite powder, the organic solvent and the binder was performed by a stirring mill. The slurry was spray-dried using a spray dryer to obtain a first granulated powder having an average particle size of 200 μm. The first granulated powder was uniaxially pressed at a pressure of 1000 kg / cm 2 (98 MPa) using a uniaxial press device (manufactured by Riken Seiki Co., Ltd., model name: CD type) to produce a compact. Furthermore, a ZnO vapor deposition material (ZnO sintered body) was obtained by sintering the molded body in an air atmosphere at a temperature of 1200 ° C. for 5 hours using an air firing furnace. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 1.

<実施例2>
次の表1に示すように、Ce(希土類元素)の含有量を5質量%とし、Sc(希土類元素)の含有量を5質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例2とした。
<Example 2>
As shown in Table 1 below, ZnO deposition was performed in the same manner as in Example 1 except that the Ce (rare earth element) content was 5 mass% and the Sc (rare earth element) content was 5 mass%. The body was made. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 2.

<実施例3>
次の表1に示すように、Ce(希土類元素)の含有量を10質量%とし、Nd(希土類元素)の含有量を5質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例3とした。
<Example 3>
As shown in Table 1 below, ZnO deposition was performed in the same manner as in Example 1 except that the Ce (rare earth element) content was 10 mass% and the Nd (rare earth element) content was 5 mass%. The body was made. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 3.

<実施例4>
次の表1に示すように、Sc(希土類元素)の含有量を1質量%とし、Nd(希土類元素)の含有量を1質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例4とした。
<Example 4>
As shown in Table 1 below, ZnO deposition was performed in the same manner as in Example 1 except that the content of Sc (rare earth element) was 1 mass% and the content of Nd (rare earth element) was 1 mass%. The body was made. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 4.

<実施例5>
先ず、実施例1と同様にして、ZnO粉末とSc23粉末とNd23粉末とを所定量ずつ計量し、これらの粉末を遊星ボールミル装置に充填し、メカニカルアロイング処理を行って平均粒径0.5μmの複合粉末を作製した。ここで、上記複合粉末の組成について、ZnO粉末とSc23粉末(希土類元素酸化物粉末)とNd23粉末(希土類元素酸化物粉末)との合計質量を100質量%としたとき、Sc(希土類元素)とNd(希土類元素)の含有割合がそれぞれ5質量%及び3質量%になるように制御した。次いで、上記複合粉末の仮焼を行って複合仮焼体を作製した。仮焼は大気中で行い、仮焼温度は1000℃であり、仮焼時間は3時間であった。上記複合仮焼体を機械的に解砕し、複合仮焼粉末を作製した。解砕装置としてはハンマークラッシャを用い、この解砕装置を用いて平均粒径0.4μmの複合仮焼粉末を作製した。次に、実施例1と同様にして、上記複合仮焼粉末に有機溶媒とバインダとを添加して混合して、スラリーを調製し、このスラリーを、スプレードライヤを用いて噴霧乾燥し、平均粒径200μmの第2造粒粉末を得た。更に、実施例1と同様にして、第2造粒粉末を一軸プレス装置を用いて一軸加圧成形することにより成形体を作製し、大気焼成炉を用いてこの成形体を焼結することにより、ZnO蒸着体を得た。このZnO蒸着体を実施例5とした。
<Example 5>
First, in the same manner as in Example 1, a predetermined amount of ZnO powder, Sc 2 O 3 powder and Nd 2 O 3 powder are weighed, and these powders are filled in a planetary ball mill device, and mechanical alloying treatment is performed. A composite powder having an average particle size of 0.5 μm was prepared. Here, regarding the composition of the composite powder, when the total mass of ZnO powder, Sc 2 O 3 powder (rare earth element oxide powder) and Nd 2 O 3 powder (rare earth element oxide powder) is 100% by mass, The content ratio of Sc (rare earth element) and Nd (rare earth element) was controlled to be 5 mass% and 3 mass%, respectively. Next, the composite powder was calcined to produce a composite calcined body. The calcination was performed in the air, the calcination temperature was 1000 ° C., and the calcination time was 3 hours. The composite calcined body was mechanically crushed to produce a composite calcined powder. As a crusher, a Hanmark lasher was used, and a composite calcined powder having an average particle size of 0.4 μm was produced using this crusher. Next, in the same manner as in Example 1, an organic solvent and a binder were added to and mixed with the composite calcined powder to prepare a slurry, and this slurry was spray-dried using a spray dryer to obtain an average particle size. A second granulated powder having a diameter of 200 μm was obtained. Further, in the same manner as in Example 1, the second granulated powder was uniaxially pressed using a uniaxial press device to produce a molded product, and this molded product was sintered using an atmospheric firing furnace. A ZnO vapor deposition body was obtained. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 5.

<実施例6>
次の表1に示すように、Sc(希土類元素)の含有量を5質量%とし、La(希土類元素)の含有量を10質量%としたこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例6とした。
<Example 6>
As shown in Table 1 below, ZnO deposition was performed in the same manner as in Example 5 except that the content of Sc (rare earth element) was 5 mass% and the content of La (rare earth element) was 10 mass%. The body was made. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 6.

<実施例7>
次の表1に示すように、Sc(希土類元素)の含有量を1質量%とし、La(希土類元素)の含有量を3質量%としたこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例7とした。
<Example 7>
As shown in Table 1 below, ZnO deposition was performed in the same manner as in Example 5 except that the content of Sc (rare earth element) was 1 mass% and the content of La (rare earth element) was 3 mass%. The body was made. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 7.

<実施例8>
次の表1に示すように、Sc(希土類元素)の含有量を3質量%とし、Sm(希土類元素)の含有量を5質量%としたこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例8とした。
<Example 8>
As shown in Table 1 below, ZnO deposition was carried out in the same manner as in Example 5 except that the content of Sc (rare earth element) was 3 mass% and the content of Sm (rare earth element) was 5 mass%. The body was made. This ZnO vapor deposition body was determined as Example 8.

<実施例9>
次の表1に示すように、ZnO粉末の平均粒径を10.0μmとし、Sc(希土類元素)の含有量を5質量%とし、La(希土類元素)の含有量を2質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が1μmであったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例9とした。
<Example 9>
As shown in the following Table 1, the average particle diameter of ZnO powder is 10.0 μm, the content of Sc (rare earth element) is 5 mass%, the content of La (rare earth element) is 2 mass%, A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the composite powder after the alloying treatment was 1 μm. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 9.

<実施例10>
次の表1に示すように、Y(希土類元素)の含有量を3質量%とし、La(希土類元素)の含有量を3質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が1μmであったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例10とした。
<Example 10>
As shown in Table 1 below, the content of Y (rare earth element) is 3% by mass, the content of La (rare earth element) is 3% by mass, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor deposition body was produced like Example 1 except having been 1 micrometer. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 10.

<実施例11>
次の表1に示すように、ZnO粉末の平均粒径を10.0μmとし、Y(希土類元素)の含有量を3質量%とし、Sm(希土類元素)の含有量を5質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が1μmであったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例11とした。
<Example 11>
As shown in Table 1 below, the average particle size of ZnO powder is 10.0 μm, the content of Y (rare earth element) is 3 mass%, the content of Sm (rare earth element) is 5 mass%, A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the composite powder after the alloying treatment was 1 μm. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 11.

<実施例12>
次の表1に示すように、ZnO粉末の平均粒径を10.0μmとし、Pr(希土類元素)の含有量を1質量%とし、Sc(希土類元素)の含有量を2質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が1μmであり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が0.5μmであったこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例12とした。
<Example 12>
As shown in the following Table 1, the average particle size of ZnO powder is 10.0 μm, the content of Pr (rare earth element) is 1% by mass, the content of Sc (rare earth element) is 2% by mass, A ZnO vapor deposition body was prepared in the same manner as in Example 5 except that the average particle size of the composite powder after the alloying treatment was 1 μm and the average particle size of the composite calcined powder after the pulverization treatment was 0.5 μm. Produced. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 12.

<実施例13>
次の表1に示すように、Pr(希土類元素)の含有量を3質量%とし、La(希土類元素)の含有量を2質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が1μmであり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が0.5μmであったこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例13とした。
<Example 13>
As shown in the following Table 1, the Pr (rare earth element) content is 3 mass%, the La (rare earth element) content is 2 mass%, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor-deposited body was prepared in the same manner as in Example 5 except that the average particle size of the composite calcined powder after pulverization was 1 μm and 0.5 μm. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 13.

<実施例14>
次の表1に示すように、ZnO粉末の平均粒径を10.0μmとし、Nd(希土類元素)の含有量を2質量%とし、Y(希土類元素)の含有量を2質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が1μmであり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が0.5μmであったこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例14とした。
<Example 14>
As shown in the following Table 1, the average particle size of ZnO powder is 10.0 μm, the content of Nd (rare earth element) is 2 mass%, the content of Y (rare earth element) is 2 mass%, A ZnO vapor deposition body was prepared in the same manner as in Example 5 except that the average particle size of the composite powder after the alloying treatment was 1 μm and the average particle size of the composite calcined powder after the pulverization treatment was 0.5 μm. Produced. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 14.

<実施例15>
次の表1に示すように、Pm(希土類元素)の含有量を3質量%とし、Sm(希土類元素)の含有量を4質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が1μmであり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が0.5μmであったこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例15とした。
<Example 15>
As shown in Table 1 below, the content of Pm (rare earth element) is 3% by mass, the content of Sm (rare earth element) is 4% by mass, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor-deposited body was prepared in the same manner as in Example 5 except that the average particle size of the composite calcined powder after pulverization was 1 μm and 0.5 μm. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 15.

<実施例16>
次の表1に示すように、La(希土類元素)の含有量を3質量%とし、Nd(希土類元素)の含有量を3質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が1μmであり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が0.5μmであったこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を実施例16とした。
<Example 16>
As shown in the following Table 1, the content of La (rare earth element) is 3% by mass, the content of Nd (rare earth element) is 3% by mass, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor-deposited body was prepared in the same manner as in Example 5 except that the average particle size of the composite calcined powder after pulverization was 1 μm and 0.5 μm. This ZnO vapor deposition body was taken as Example 16.

<比較例1>
次の表2に示すように、Ce(希土類元素)の含有量を2質量%とし、Sc(希土類元素)の含有量を2質量%とし、メカニカルアロイング処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例1とした。
<Comparative Example 1>
As shown in Table 2 below, the content of Ce (rare earth element) was 2 mass%, the content of Sc (rare earth element) was 2 mass%, and the mechanical alloying treatment was not performed. A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1. This ZnO vapor deposition body was designated as Comparative Example 1.

<比較例2>
次の表2に示すように、Ce(希土類元素)の含有量を5質量%とし、Sc(希土類元素)の含有量を5質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が0.02μmであったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例2とした。
<Comparative example 2>
As shown in the following Table 2, the Ce (rare earth element) content is 5% by mass, the Sc (rare earth element) content is 5% by mass, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 0.02 μm. This ZnO vapor deposition body was set as Comparative Example 2.

<比較例3>
次の表2に示すように、Ce(希土類元素)の含有量を10質量%とし、Nd(希土類元素)の含有量を10質量%とし、メカニカルアロイング処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例3とした。
<Comparative Example 3>
As shown in Table 2 below, the content of Ce (rare earth element) was 10 mass%, the content of Nd (rare earth element) was 10 mass%, and the mechanical alloying treatment was not performed. A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1. This ZnO vapor deposition body was designated as Comparative Example 3.

<比較例4>
次の表2に示すように、Sc(希土類元素)の含有量を1質量%とし、Nd(希土類元素)の含有量を1質量%とし、メカニカルアロイング処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例4とした。
<Comparative Example 4>
As shown in the following Table 2, except that the content of Sc (rare earth element) is 1% by mass, the content of Nd (rare earth element) is 1% by mass, and mechanical alloying treatment is not performed. A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1. This ZnO vapor deposition body was designated as Comparative Example 4.

<比較例5>
次の表2に示すように、Sc(希土類元素)の含有量を5質量%とし、Nd(希土類元素)の含有量を3質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が5μmであり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が5μmであったこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例5とした。
<Comparative Example 5>
As shown in the following Table 2, the Sc (rare earth element) content is 5 mass%, the Nd (rare earth element) content is 3 mass%, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor-deposited body was prepared in the same manner as in Example 5 except that the average particle size of the composite calcined powder after pulverization was 5 μm. This ZnO vapor deposition body was designated as Comparative Example 5.

<比較例6>
次の表2に示すように、Sc(希土類元素)の含有量を5質量%とし、La(希土類元素)の含有量を10質量%とし、メカニカルアロイング処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例6とした。
<Comparative Example 6>
As shown in Table 2 below, the content of Sc (rare earth element) was 5 mass%, the content of La (rare earth element) was 10 mass%, and the mechanical alloying treatment was not performed. A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1. This ZnO vapor deposition body was designated as Comparative Example 6.

<比較例7>
次の表2に示すように、Sc(希土類元素)の含有量を1質量%とし、La(希土類元素)の含有量を3質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が5μmであったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例7とした。
<Comparative Example 7>
As shown in the following Table 2, the Sc (rare earth element) content is 1 mass%, the La (rare earth element) content is 3 mass%, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 5 μm. This ZnO vapor deposition body was designated as Comparative Example 7.

<比較例8>
次の表2に示すように、Sc(希土類元素)の含有量を3質量%とし、Sm(希土類元素)の含有量を5質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が8μmであり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が6μmであったこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例8とした。
<Comparative Example 8>
As shown in the following Table 2, the Sc (rare earth element) content is 3 mass%, the Sm (rare earth element) content is 5 mass%, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor-deposited body was produced in the same manner as in Example 5 except that the average particle size of the composite calcined powder after the pulverization treatment was 8 μm. This ZnO vapor deposition body was designated as Comparative Example 8.

<比較例9>
次の表2に示すように、ZnO粉末の平均粒径を10.0μmとし、Sc(希土類元素)の含有量を5質量%とし、La(希土類元素)の含有量を2質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が0.02μmであったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例9とした。
<Comparative Example 9>
As shown in Table 2 below, the average particle size of the ZnO powder is 10.0 μm, the Sc (rare earth element) content is 5 mass%, the La (rare earth element) content is 2 mass%, A ZnO vapor-deposited body was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the composite powder after the alloying treatment was 0.02 μm. This ZnO vapor deposition body was determined as Comparative Example 9.

<比較例10>
次の表2に示すように、Y(希土類元素)の含有量を3質量%とし、La(希土類元素)の含有量を3質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が7μmであり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が6μmであったこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例10とした。
<Comparative Example 10>
As shown in the following Table 2, the Y (rare earth element) content is 3 mass%, the La (rare earth element) content is 3 mass%, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor-deposited body was prepared in the same manner as in Example 5 except that the average particle size of the composite calcined powder after the pulverization treatment was 7 μm. This ZnO vapor deposition body was designated as Comparative Example 10.

<比較例11>
次の表2に示すように、ZnO粉末の平均粒径を10.0μmとし、Y(希土類元素)の含有量を3質量%とし、Sm(希土類元素)の含有量を5質量%とし、メカニカルアロイング処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例11とした。
<Comparative Example 11>
As shown in Table 2 below, the average particle diameter of the ZnO powder is 10.0 μm, the content of Y (rare earth element) is 3 mass%, the content of Sm (rare earth element) is 5 mass%, A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1 except that the alloying treatment was not performed. This ZnO vapor deposition body was set as Comparative Example 11.

<比較例12>
次の表2に示すように、ZnO粉末の平均粒径を10.0μmとし、Pr(希土類元素)の含有量を1質量%とし、Sc(希土類元素)の含有量を2質量%とし、メカニカルアロイング処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例12とした。
<Comparative Example 12>
As shown in Table 2 below, the average particle size of ZnO powder is 10.0 μm, the content of Pr (rare earth element) is 1% by mass, the content of Sc (rare earth element) is 2% by mass, A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1 except that the alloying treatment was not performed. This ZnO vapor deposition body was determined as Comparative Example 12.

<比較例13>
次の表2に示すように、Pr(希土類元素)の含有量を3質量%とし、La(希土類元素)の含有量を2質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が7μmであり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が6μmであったこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例13とした。
<Comparative Example 13>
As shown in Table 2 below, the Pr (rare earth element) content is 3 mass%, the La (rare earth element) content is 2 mass%, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor-deposited body was prepared in the same manner as in Example 5 except that the average particle size of the composite calcined powder after the pulverization treatment was 7 μm. This ZnO vapor deposition body was determined as Comparative Example 13.

<比較例14>
次の表2に示すように、ZnO粉末の平均粒径を10.0μmとし、Nd(希土類元素)の含有量を2質量%とし、Y(希土類元素)の含有量を2質量%とし、メカニカルアロイング処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例14とした。
<Comparative example 14>
As shown in Table 2 below, the average particle size of ZnO powder is 10.0 μm, the content of Nd (rare earth element) is 2 mass%, the content of Y (rare earth element) is 2 mass%, A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1 except that the alloying treatment was not performed. This ZnO vapor deposition body was determined as Comparative Example 14.

<比較例15>
次の表2に示すように、Pm(希土類元素)の含有量を3質量%とし、Sm(希土類元素)の含有量を4質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が7μmであったこと以外は、実施例1と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例15とした。
<Comparative Example 15>
As shown in the following Table 2, the content of Pm (rare earth element) is 3% by mass, the content of Sm (rare earth element) is 4% by mass, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor deposition body was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 7 μm. This ZnO vapor deposition body was determined as Comparative Example 15.

<比較例16>
次の表2に示すように、La(希土類元素)の含有量を3質量%とし、Nd(希土類元素)の含有量を3質量%とし、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が0.02μmであり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が0.02μmであったこと以外は、実施例5と同様にしてZnO蒸着体を作製した。このZnO蒸着体を比較例16とした。
<Comparative Example 16>
As shown in the following Table 2, the content of La (rare earth element) is 3% by mass, the content of Nd (rare earth element) is 3% by mass, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is A ZnO vapor-deposited body was produced in the same manner as in Example 5 except that the average particle size of the composite calcined powder after pulverization was 0.02 μm. This ZnO vapor deposition body was determined as Comparative Example 16.

<比較試験及び評価>
実施例1〜16及び比較例1〜16で得られたZnO蒸着材を用いて、ガラス基板の上に、電子ビーム蒸着法により、所定の膜厚のZnO膜を形成した。成膜条件は、到達真空度が1.0×10-4Paであり、酸素ガス分圧が1.0×10-2Paであり、基板温度が200℃であり、成膜速度が0.5nm/秒であった。形成されたZnO膜について、それぞれ膜厚、透過率及び比抵抗を評価した。これらの結果を次の表1及び表2に示す。
<Comparison test and evaluation>
Using the ZnO vapor deposition materials obtained in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 16, a ZnO film having a predetermined thickness was formed on a glass substrate by an electron beam vapor deposition method. The film formation conditions are as follows: the ultimate vacuum is 1.0 × 10 −4 Pa, the oxygen gas partial pressure is 1.0 × 10 −2 Pa, the substrate temperature is 200 ° C., and the film formation rate is 0.8. It was 5 nm / second. About the formed ZnO film | membrane, the film thickness, the transmittance | permeability, and the specific resistance were evaluated, respectively. These results are shown in Tables 1 and 2 below.

膜厚は、ULVAC社製のDektak6M型接触式膜厚計で測定した。透過率は、測定器として株式会社日立製作所社製の分光光度計U−4000を用い、380〜780nmの可視光波長域について、成膜後の基板を測定光に対して垂直に設置して測定した。また、比抵抗は、三菱化学社製のロレスタ(HP型、MCP−T410、プローブは直列1.5mmピッチ)を用い、雰囲気が25℃の所謂常温において定電流印加による4端子4探針法により測定した。体積抵抗の測定可能範囲は1.0×10-6〜1.0×108Ω・cmである。 The film thickness was measured with a Dektak 6M type contact film thickness meter manufactured by ULVAC. The transmittance is measured by using a spectrophotometer U-4000 manufactured by Hitachi, Ltd. as a measuring instrument, and placing the substrate after film formation perpendicular to the measurement light in the visible wavelength range of 380 to 780 nm. did. The specific resistance is determined by a 4-terminal 4-probe method by applying a constant current at a so-called normal temperature at 25 ° C. using a Loresta (HP type, MCP-T410, probe in series 1.5 mm pitch) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. It was measured. The measurable range of the volume resistance is 1.0 × 10 −6 to 1.0 × 10 8 Ω · cm.

Figure 0005381725
Figure 0005381725

Figure 0005381725
表1及び表2から明らかなように、実施例1、3及び4と比較例1、3及び4を比較すると、メカニカルアロイング処理を行わなかった比較例1、3及び4では、比抵抗が7.6×10-4〜8.3×10-4Ωcmと大きかったのに対し、メカニカルアロイング処理(処理後の複合粉末の平均粒径0.5μm(0.05〜2μmの範囲内))を行った実施例1、3及び4では、比抵抗が5.3×10-4〜6.1×10-4Ωcmと小さくなった。
Figure 0005381725
As is clear from Tables 1 and 2, when Examples 1, 3 and 4 are compared with Comparative Examples 1, 3 and 4, in Comparative Examples 1, 3 and 4 where mechanical alloying treatment was not performed, the specific resistance was Mechanical alloying treatment (average particle size of composite powder after treatment: 0.5 μm (within a range of 0.05 to 2 μm), whereas 7.6 × 10 −4 to 8.3 × 10 −4 Ωcm was large In Examples 1, 3 and 4 in which the specific resistance was performed, the specific resistance was reduced to 5.3 × 10 −4 to 6.1 × 10 −4 Ωcm.

実施例2と比較例2を比較すると、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が0.02μmであった比較例2では、比抵抗が7.9×10-4Ωcmと大きかったのに対し、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が0.5μm(0.05〜2μmの範囲内)であった実施例2では、比抵抗が5.9×10-4Ωcmと小さくなった。 Comparing Example 2 and Comparative Example 2, in Comparative Example 2 where the average particle size of the composite powder after mechanical alloying was 0.02 μm, the specific resistance was as large as 7.9 × 10 −4 Ωcm. On the other hand, in Example 2 where the average particle size of the composite powder after mechanical alloying was 0.5 μm (in the range of 0.05 to 2 μm), the specific resistance was as small as 5.9 × 10 −4 Ωcm. became.

実施例5〜8と比較例5〜8を比較すると、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が大きかったり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が大きかったり、メカニカルアロイング処理や複合仮焼体の粉砕処理を行わなかった比較例5〜8では、比抵抗が8.4×10-4〜10.8×10-4Ωcmと大きかったのに対し、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が0.5μm(0.05〜2μmの範囲内)であり粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が0.4μm(0.05〜5μmの範囲内)であった実施例5〜8では、比抵抗が6.2×10-4〜7.2×10-4Ωcmと小さくなった。 When Examples 5-8 are compared with Comparative Examples 5-8, the average particle size of the composite powder after mechanical alloying treatment is large, the average particle size of the composite calcined powder after pulverization treatment is large, mechanical alloying In Comparative Examples 5 to 8 in which the treatment and the composite calcined body were not pulverized, the specific resistance was as large as 8.4 × 10 −4 to 10.8 × 10 −4 Ωcm, whereas mechanical alloying treatment was performed. The average particle size of the subsequent composite powder is 0.5 μm (in the range of 0.05 to 2 μm), and the average particle size of the composite calcined powder after the pulverization is 0.4 μm (in the range of 0.05 to 5 μm). In Examples 5 to 8, the specific resistance was as small as 6.2 × 10 −4 to 7.2 × 10 −4 Ωcm.

実施例9〜11と比較例9〜11を比較すると、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が小さかったり、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径及び粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が大きかったり、或いはメカニカルアロイング処理及び複合仮焼体の粉砕処理を行わなかった比較例9〜11では、比抵抗が9.6×10-4〜10.7×10-4Ωcmと大きかったのに対し、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が1μm(0.05〜2μmの範囲内)であり、複合仮焼体を作製しなかった実施例9〜11では、比抵抗が6.8×10-4〜7.4×10-4Ωcmと小さくなった。 When Examples 9 to 11 and Comparative Examples 9 to 11 are compared, the average particle size of the composite powder after mechanical alloying is small, or the average particle size of the composite powder after mechanical alloying and the composite temporary after grinding In Comparative Examples 9 to 11 in which the average particle diameter of the calcined powder was large or the mechanical alloying treatment and the composite calcined body were not pulverized, the specific resistance was 9.6 × 10 −4 to 10.7 × 10 Although the average particle diameter of the composite powder after the mechanical alloying treatment was 1 μm (within a range of 0.05 to 2 μm), the composite calcined body was not manufactured. 11, the specific resistance decreased to 6.8 × 10 −4 to 7.4 × 10 −4 Ωcm.

実施例12〜16と比較例12〜16を比較すると、希土類元素酸化物粉末の種類を変更し、メカニカルアロイング処理及び複合仮焼体の粉砕処理を行わなかったり、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径や粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が大きかったり或いは小さかった比較例12〜16では、比抵抗が9.1×10-4〜11.6×10-4Ωcmと大きかったのに対し、希土類元素酸化物粉末の種類を変更し、メカニカルアロイング処理後の複合粉末の平均粒径が1μm(0.05〜2μmの範囲内)であり、粉砕処理後の複合仮焼粉末の平均粒径が0.5μm(0.05〜5μmの範囲内)であった実施例12〜16では、比抵抗が6.8×10-4〜7.5×10-4Ωcmと小さくなった。 When Examples 12 to 16 and Comparative Examples 12 to 16 are compared, the type of rare earth element oxide powder is changed, the mechanical alloying process and the composite calcined body are not pulverized, or the composite after the mechanical alloying process is performed. In Comparative Examples 12 to 16 in which the average particle size of the powder and the average particle size of the composite calcined powder after pulverization were large or small, the specific resistance was 9.1 × 10 −4 to 11.6 × 10 −4 Ωcm. On the other hand, the type of rare earth element oxide powder was changed, and the average particle size of the composite powder after mechanical alloying was 1 μm (in the range of 0.05 to 2 μm). In Examples 12 to 16 in which the average particle size of the calcined powder was 0.5 μm (in the range of 0.05 to 5 μm), the specific resistance was 6.8 × 10 −4 to 7.5 × 10 −4 Ωcm. It became small.

11 ZnO粉末
12 希土類元素群から選ばれた2種以上17種以下の元素を含む希土類元素酸化物 粉末
13 複合粉末
14 第1造粒粉末
15 成形体
16 ZnO焼結体(ZnO蒸着材)
17 複合仮焼体
18 複合仮焼粉末
19 第2造粒粉末
20 ZnOと希土類元素酸化物との擬似固溶体
21 成形体
22 ZnO焼結体(ZnO蒸着材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ZnO powder 12 Rare earth element oxide containing 2 or more and 17 or less elements selected from rare earth element group Powder 13 Composite powder 14 First granulated powder 15 Molded body 16 ZnO sintered body (ZnO vapor deposition material)
17 Composite calcined body 18 Composite calcined powder 19 Second granulated powder 20 Pseudo solid solution of ZnO and rare earth element oxide 21 Molded body 22 ZnO sintered body (ZnO vapor deposition material)

Claims (5)

純度が98%以上のZnO粉末と純度が98%以上の希土類元素酸化物粉末とから複合粉末を作製し、前記複合粉末から作製する第1造粒粉末をペレット状、タブレット状又は板状に成形した後、この成形体を焼結して、前記希土類元素を0.2〜15質量%含むZnO蒸着材を製造する方法であって、
前記希土類元素酸化物粉末が希土類元素群から選ばれた2種以上17種以下の元素を含み、
前記ZnO粉末と前記希土類元素酸化物粉末とを混合粉砕するメカニカルアロイング処理により平均粒径0.05〜2μmの複合粉末を作製する工程と、
前記複合粉末により第1造粒粉末を作製する工程と
を含むことを特徴とするZnO蒸着材の製造方法。
A composite powder is prepared from a ZnO powder having a purity of 98% or more and a rare earth element oxide powder having a purity of 98% or more, and the first granulated powder prepared from the composite powder is formed into a pellet, tablet or plate. Then, the compact is sintered to produce a ZnO vapor deposition material containing 0.2 to 15% by mass of the rare earth element,
The rare earth oxide powder contains 2 or more and 17 or less elements selected from the group of rare earth elements,
Producing a composite powder having an average particle size of 0.05 to 2 μm by mechanical alloying treatment of mixing and grinding the ZnO powder and the rare earth element oxide powder;
And a step of producing a first granulated powder from the composite powder.
純度が98%以上のZnO粉末と純度が98%以上の希土類元素酸化物粉末とから複合粉末を作製し、前記複合粉末から作製する第2造粒粉末をペレット状、タブレット状又は板状に成形した後、この成形体を焼結して、前記希土類元素を0.2〜15質量%含むZnO蒸着材を製造する方法であって、
前記希土類元素酸化物粉末が希土類元素群から選ばれた2種以上17種以下の元素を含み、
前記ZnO粉末と前記希土類元素酸化物粉末とを混合粉砕するメカニカルアロイング処理により平均粒径0.05〜2μmの複合粉末を作製する工程と、
前記複合粉末を大気、窒素ガス、還元性ガス、不活性ガス又は真空の雰囲気中、800〜1200℃で仮焼することにより複合仮焼体を得る工程と、
前記複合仮焼体を解砕して複合仮焼粉末を作製する工程と、
前記複合仮焼粉末により第2造粒粉末を作製する工程と
を含むことを特徴とするZnO蒸着材の製造方法。
A composite powder is produced from a ZnO powder having a purity of 98% or more and a rare earth element oxide powder having a purity of 98% or more, and the second granulated powder produced from the composite powder is formed into a pellet, tablet or plate. Then, the compact is sintered to produce a ZnO vapor deposition material containing 0.2 to 15% by mass of the rare earth element,
The rare earth oxide powder contains 2 or more and 17 or less elements selected from the group of rare earth elements,
Producing a composite powder having an average particle size of 0.05 to 2 μm by mechanical alloying treatment of mixing and grinding the ZnO powder and the rare earth element oxide powder;
A step of obtaining a composite calcined body by calcining the composite powder at 800 to 1200 ° C. in an atmosphere of air, nitrogen gas, reducing gas, inert gas or vacuum;
Crushing the composite calcined body to produce a composite calcined powder;
And a step of producing a second granulated powder by the composite calcined powder.
希土類元素群から選ばれた2種以上17種以下の元素がSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm又はSmを2種以上含む請求項1又は2記載のZnO蒸着材の製造方法。   The method for producing a ZnO vapor deposition material according to claim 1 or 2, wherein two or more and 17 or less elements selected from a rare earth element group contain two or more of Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, or Sm. ZnO粉末の平均粒径が0.1〜10μmであり、希土類元素酸化物粉末の平均粒径が0.05〜5μmである請求項1又は2記載のZnO蒸着材の製造方法。   The method for producing a ZnO vapor deposition material according to claim 1 or 2, wherein the ZnO powder has an average particle size of 0.1 to 10 µm and the rare earth element oxide powder has an average particle size of 0.05 to 5 µm. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法で製造されたZnO蒸着材をターゲット材として真空成膜法により形成されたZnO膜。   A ZnO film formed by a vacuum film-forming method using the ZnO vapor deposition material manufactured by the method according to claim 1 as a target material.
JP2010002907A 2009-01-13 2010-01-08 Method for producing ZnO vapor deposition material Expired - Fee Related JP5381725B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010002907A JP5381725B2 (en) 2009-01-13 2010-01-08 Method for producing ZnO vapor deposition material

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009004423 2009-01-13
JP2009004423 2009-01-13
JP2010002907A JP5381725B2 (en) 2009-01-13 2010-01-08 Method for producing ZnO vapor deposition material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010185130A JP2010185130A (en) 2010-08-26
JP5381725B2 true JP5381725B2 (en) 2014-01-08

Family

ID=42765957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010002907A Expired - Fee Related JP5381725B2 (en) 2009-01-13 2010-01-08 Method for producing ZnO vapor deposition material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5381725B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5428871B2 (en) * 2009-01-13 2014-02-26 三菱マテリアル株式会社 Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5428870B2 (en) * 2009-01-13 2014-02-26 三菱マテリアル株式会社 Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5428873B2 (en) * 2009-01-13 2014-02-26 三菱マテリアル株式会社 Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5428872B2 (en) * 2009-01-13 2014-02-26 三菱マテリアル株式会社 Method for producing ZnO vapor deposition material

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06272033A (en) * 1993-03-22 1994-09-27 Japan Energy Corp Production of abox high dielectric target for sputtering
JP4628685B2 (en) * 2004-02-17 2011-02-09 Jx日鉱日石金属株式会社 Sputtering target for optical information recording medium and optical information recording medium
JP5109418B2 (en) * 2006-04-26 2012-12-26 三菱マテリアル株式会社 ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and method for forming ZnO film
CN101460425B (en) * 2006-06-08 2012-10-24 住友金属矿山株式会社 Oxide sinter, target, transparent conductive film obtained from the same, and transparent conductive base
JP5018553B2 (en) * 2007-03-09 2012-09-05 三菱マテリアル株式会社 ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and ZnO film formed thereby

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010185130A (en) 2010-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5109418B2 (en) ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and method for forming ZnO film
JP2008088544A5 (en)
KR20180093140A (en) Ito sputtering target and method for manufacturing same, ito transparent electroconductive film, and method for manufacturing ito transparent electroconductive film
JP5082928B2 (en) ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and ZnO film formed thereby
JP5418751B2 (en) ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and method for forming the ZnO film
JP5381725B2 (en) Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5381724B2 (en) Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5418752B2 (en) ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and method for forming the ZnO film
JP5082927B2 (en) Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5418747B2 (en) ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and method for forming the ZnO film
JP4962355B2 (en) ZnO vapor deposition material and ZnO film formed thereby
JP5499453B2 (en) ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and method for forming the ZnO film
JP5516838B2 (en) Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5418748B2 (en) ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and method for forming the ZnO film
JP5532093B2 (en) ZnO vapor deposition material and method of forming ZnO film using the same
JP5568946B2 (en) Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5402520B2 (en) Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5428872B2 (en) Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5018553B2 (en) ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and ZnO film formed thereby
JP5418750B2 (en) ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and method for forming the ZnO film
JP4962356B2 (en) ZnO vapor deposition material and ZnO film formed thereby
JP5428873B2 (en) Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5018552B2 (en) ZnO vapor deposition material, method for producing the same, and ZnO film formed thereby
JP5428871B2 (en) Method for producing ZnO vapor deposition material
JP5428870B2 (en) Method for producing ZnO vapor deposition material

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120927

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130823

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130903

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130916

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5381725

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees