JP6677058B2 - Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体とその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池、液晶表面素子、タッチパネル等に適用される透明導電膜を直流スパッタリング、高周波スパッタリングといったスパッタリング法で製造する際にスパッタリングターゲットとして使用されるＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体に係り、特に、焼結体の加工中における破損、および、スパッタリング成膜中におけるスパッタリングターゲットの破損やクラックの発生等を抑制できるＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体とその製造方法に関するものである。
高い導電性と可視光領域での高い透過率とを有する透明導電膜は、太陽電池、液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンスおよび無機エレクトロルミネッセンス等の表面素子や、タッチパネル用電極等に利用される他、自動車窓や建築用の熱線反射膜、帯電防止膜、冷凍ショーケース等の各種の防曇用透明発熱体としても利用されている。
透明導電膜としては、アンチモンやフッ素をドーパントとして含む酸化錫（ＳｎＯ2）、アルミニウムやガリウムをドーパントとして含む酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および、錫をドーパントとして含む酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）等が知られている。特に、錫をドーパントとして含む酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）膜、すなわち、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系の膜はＩＴＯ（Indium tin oxide）膜と称され、低抵抗の膜が容易に得られることから広く用いられている。
上記透明導電膜の製造方法としては、直流スパッタリング、高周波スパッタリングといったスパッタリング法が良く用いられている。スパッタリング法は、蒸気圧の低い材料の成膜や精密な膜厚制御を必要とする際に有効な手法であり、操作が非常に簡便であるため、工業的に広範に利用されている。
このスパッタリング法は、薄膜の原料としてスパッタリングターゲットを用いる。スパッタリングターゲットは、成膜したい薄膜を構成している金属元素を含む固体であり、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等の焼結体や、場合によっては単結晶が使用される。スパッタリング法では、一般にその内部に基板とスパッタリングターゲットを配置できるようになった真空チャンバーを有する装置を用い、基板とスパッタリングターゲットを配置した後、真空チャンバーを高真空にし、その後アルゴン等の希ガスを導入し、真空チャンバー内を約１０Ｐａ以下のガス圧とする。そして、基板を陽極とし、スパッタリングターゲットを陰極とし、両者の間にグロー放電を起こしてアルゴンプラズマを発生させ、プラズマ中のアルゴン陽イオンを陰極のスパッタリングターゲットに衝突させ、これによってはじきとばされるターゲットの成分粒子を基板上に堆積させて膜を形成するものである。
そして、上記透明導電膜を製造するため、従来、ＩＴＯ等の酸化インジウム系の材料が広範囲に用いられている。しかし、インジウム金属は、地球上で希少金属であることと毒性を有しているため環境や人体に対し悪影響が懸念されており、非インジウム系の材料が求められている。
上記非インジウム系の材料としては、上述したようにアルミニウムやガリウムをドーパントとして含む酸化亜鉛（ＺｎＯ）系材料、および、アンチモンやフッ素をドーパントとして含む酸化錫（ＳｎＯ2）系材料が知られている。そして、上記酸化亜鉛（ＺｎＯ）系材料の透明導電膜はスパッタリング法で工業的に製造されているが、耐薬品性（耐アルカリ性、耐酸性）に乏しい等の欠点を有する。他方、酸化錫（ＳｎＯ2）系材料の透明導電膜は耐薬品性に優れているものの、高密度で耐久性のある酸化錫系焼結体ターゲットを製造し難いため、上記透明導電膜をスパッタリング法で製造することに困難が伴う欠点を有していた。
そこで、これ等の欠点を改善する材料として、酸化亜鉛と酸化錫を主成分とする焼結体が提案されている。例えば、特許文献１には、ＳｎＯ2相とＺｎ2ＳｎＯ4相とからなり、当該Ｚｎ2ＳｎＯ4相の平均結晶粒径が１〜１０μｍの範囲である焼結体が記載されている。
また、特許文献２には、平均結晶粒径が４．５μｍ以下で、ＣｕＫα線を使用したＸ線回折によるＺｎ2ＳｎＯ4相における(２２２)面、(４００)面の積分強度をＩ(２２２)、Ｉ(４００)としたとき、Ｉ(２２２)/[Ｉ(２２２)+Ｉ(４００)]で表される配向度が標準（０．４４）よりも大きい０．５２以上とした焼結体が記載されている。更に、特許文献２には、上記特性を備えた焼結体を製造する方法として、当該焼結体製造工程を、焼成炉内に酸素を含む雰囲気中において８００℃〜１４００℃の条件で成形体を焼成する工程と、最高焼成温度での保持が終了してから焼成炉内をＡｒガス等の不活性雰囲気にして冷却する工程とで構成する方法も記載されている。
しかし、特許文献１〜２に記載の方法は、Ｚｎを主成分とするＺｎ−Ｓｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造する方法として有効ではあるが、耐薬品性の高さから要望の多いＳｎを主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体、特に原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下である高Ｓｎ濃度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造する方法として有効とは言えなかった。確かに、特許文献１〜２の方法を採ることで機械的強度に耐える焼結体強度は得られるものの、十分な密度や導電性を得ることが難しく、量産現場でのスパッタリング成膜に必要とされる特性としては満足いくものではなかった。すなわち、常圧焼結法において、焼結体の高密度化や導電性という点に至っては課題が残っている。
本発明はこのような要請に着目してなされたもので、Ｓｎを主成分とし、機械的強度に加え、高密度で低抵抗のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体とその製造方法を提供することを課題とする。
上述したようにＳｎを主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体、特に原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下である高Ｓｎ濃度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体は、高密度かつ低抵抗といった両特性を備えることが困難な材料である。
その要因として、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の主成分であるＳｎの焼結性が悪い点が挙げられ、かつ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体において１０００℃付近で生成されるＺｎ2ＳｎＯ4という化合物とＳｎが共に揮発し易い点が挙げられる。焼結材の高密度化には一般的に焼成温度を上げることが効果的であるが、Ｚｎ2ＳｎＯ4相とＳｎの揮発性により焼成温度を上げることができないからである。尚、特許文献１の方法では、９００℃〜１１００℃の温度で焼成して仮焼粉末を製造し、得られた仮焼粉末を用いて１３００℃〜１６００℃の温度で本焼成を行うことにより高密度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造している。
しかし、特許文献１の方法においてもＳｎおよびＺｎ等の揮発を完全に抑制することはできず、高い密度を得ることは困難となる。また、１５００℃を超える高温で焼成しているため粒は大きくなり、焼結体強度に不安が残る。更に、導電性についても１×１０6Ω・ｃｍ以上と高い比抵抗値を示し、導電性に乏しい。
そこで、本発明の課題とするところは、Ｓｎを主成分としたＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体、特に、原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下である高Ｓｎ濃度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を前提とし、該酸化物焼結体の製造時において適正な焼成プロセスを施し、かつ、有効な添加物を加えることにより、量産性に優れた高密度かつ低抵抗のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明者等は、原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下である高Ｓｎ濃度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体について、その密度（相対密度９５％以上）と導電性（比抵抗１Ω・ｃｍ以下）を両立する製造条件を探索すると共に、昇温プロセス（焼成プロセス）と添加物の検討を行った。
その結果、原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）が０．７５以上０．９以下の割合とした条件で製造された高Ｓｎ濃度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体でも、昇温プロセス（焼成プロセス）を適正に設定することで酸化物焼結体の緻密化が図れることが分かった。具体的には、焼成炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において、脱バインダー以降の昇温プロセス、すなわち７００℃から焼結温度までの昇温速度を０．４℃／ｍｉｎ以上０．８℃／ｍｉｎ以下に設定し、かつ、焼結温度を１３００℃以上１４６０℃以下に設定すると共に、１０時間以上３０時間以内の条件で焼成することにより、緻密化されたＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造できることが確認された。
更に、上記製造条件の下、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種を添加元素（Ｘ）として加えることで、高密度を維持したまま導電性にも優れたＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造できることが確認された。
尚、添加元素（Ｘ）の増量に伴い酸化物焼結体の密度が低下する傾向がある場合、Ｇｅ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｇａから選ばれた少なくとも１種を添加元素（Ｍ）として追加することにより上記密度の低下傾向を抑制でき、かつ、添加元素（Ｍ）の添加により相対密度を更に高めることができることも確認された。
本発明はこのような技術的分析と発見により完成されたものである。
すなわち、本発明に係る第１の発明は、
Ｓｎを主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体において、
Ｓｎを、原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）として０．７５以上０．９以下の割合で含有し、かつ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｘ）を、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）として０．００１以上０．１以下の割合で含有すると共に、相対密度が９５％以上かつ比抵抗が１Ω・ｃｍ以下であることを特徴とし、
第２の発明は、
第１の発明に記載のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体において、
Ｇｅ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｇａから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｍ）を、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｍ）の総量に対する原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）として０．０００１以上０．０４以下の割合で含有し、酸化物焼結体の相対密度が９８％以上であることを特徴とするものである。
Ｓｎを主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体において、
Ｓｎを、原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）として０．７５以上０．９以下の割合で含有し、かつ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｘ）を、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）として０．００１以上０．１以下の割合で含有すると共に、相対密度が９５％以上かつ比抵抗が１Ω・ｃｍ以下であることを特徴とし、
第２の発明は、
第１の発明に記載のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体において、
Ｇｅ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｇａから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｍ）を、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｍ）の総量に対する原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）として０．０００１以上０．０４以下の割合で含有し、酸化物焼結体の相対密度が９８％以上であることを特徴とするものである。
次に、本発明に係る第３の発明は、
Ｓｎを主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の製造方法において、
原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下となるように配合された酸化錫（ＳｎＯ2）粉末と酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末、および、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の元素（Ｘ）で構成されかつＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．００１以上０．１以下となるように配合された添加元素（Ｘ）の酸化物粉末を、純水、有機バインダー、分散剤と混合し、得られたスラリーを乾燥しかつ造粒して造粒粉末を製造する造粒粉末製造工程と、
上記造粒粉末を加圧成形して成形体を得る成形体製造工程と、
焼成炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において、７００℃から焼結温度までの昇温速度が０．４℃／ｍｉｎ以上０．８℃／ｍｉｎ以下で、かつ、焼結温度が１３００℃以上１４６０℃以下で、１０時間以上３０時間以内の条件で上記成形体を焼成して焼結体を製造する焼結体製造工程、
を具備することを特徴とし、
また、第４の発明は、
第３の発明に記載のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の製造方法において、
原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下となるように配合された酸化錫（ＳｎＯ2）粉末と酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末、および、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の元素（Ｘ）で構成されかつＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．００１以上０．１以下となるように配合された添加元素（Ｘ）の酸化物粉末に加え、Ｇｅ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｇａから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｍ）で構成されかつＳｎとＺｎと添加元素（Ｍ）の総量に対する原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）として０．０００１以上０．０４以下となるように配合された添加元素（Ｍ）の酸化物粉末を更に添加することを特徴とするものである。
Ｓｎを主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の製造方法において、
原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下となるように配合された酸化錫（ＳｎＯ2）粉末と酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末、および、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の元素（Ｘ）で構成されかつＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．００１以上０．１以下となるように配合された添加元素（Ｘ）の酸化物粉末を、純水、有機バインダー、分散剤と混合し、得られたスラリーを乾燥しかつ造粒して造粒粉末を製造する造粒粉末製造工程と、
上記造粒粉末を加圧成形して成形体を得る成形体製造工程と、
焼成炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において、７００℃から焼結温度までの昇温速度が０．４℃／ｍｉｎ以上０．８℃／ｍｉｎ以下で、かつ、焼結温度が１３００℃以上１４６０℃以下で、１０時間以上３０時間以内の条件で上記成形体を焼成して焼結体を製造する焼結体製造工程、
を具備することを特徴とし、
また、第４の発明は、
第３の発明に記載のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の製造方法において、
原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下となるように配合された酸化錫（ＳｎＯ2）粉末と酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末、および、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の元素（Ｘ）で構成されかつＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．００１以上０．１以下となるように配合された添加元素（Ｘ）の酸化物粉末に加え、Ｇｅ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｇａから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｍ）で構成されかつＳｎとＺｎと添加元素（Ｍ）の総量に対する原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）として０．０００１以上０．０４以下となるように配合された添加元素（Ｍ）の酸化物粉末を更に添加することを特徴とするものである。
本発明においては、Ｓｎを、原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）として０．７５以上０・９以下の割合で含有する条件と、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種を添加元素（Ｘ）として加える条件を具備させることで、常圧焼結法により量産性に優れた高密度かつ低抵抗のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を得ることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下となるように配合された酸化錫（ＳｎＯ2）粉末と酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末、および、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の元素（Ｘ）で構成され、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．００１以上０．１以下となるように配合された添加元素（Ｘ）の酸化物粉末から成る原料粉末を調製し、該原料粉末を造粒して製造された造粒粉末を成形して成形体を得ると共に、焼成炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において７００℃から焼結温度までの昇温速度が０．４℃／ｍｉｎ以上０．８℃／ｍｉｎ以下で、かつ、焼結温度が１３００℃以上１４６０℃以下で、１０時間以上３０時間以内の条件で上記成形体を焼成することにより、相対密度が９５％以上で比抵抗が１Ω・ｃｍ以下である高Ｓｎ濃度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造することが可能となる。
また、高密度化の効果を維持しかつ上記効果を更に高めるため、添加元素（Ｘ）と共に添加元素（Ｍ）を加えてもよい。すなわち、原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下となるように配合された酸化錫（ＳｎＯ2）粉末と酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末、および、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の元素（Ｘ）で構成され、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．００１以上０．１以下となるように配合された添加元素（Ｘ）の酸化物粉末に加え、Ｇｅ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｇａから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｍ）で構成され、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｍ）の総量に対する原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）として０．０００１以上０．０４以下となるように配合された添加元素（Ｍ）の酸化物粉末から成る原料粉末を調製し、該原料粉末を造粒して製造された造粒粉末を成形して成形体を得ると共に、焼成炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において７００℃から焼結温度までの昇温速度が０．４℃／ｍｉｎ以上０．８℃／ｍｉｎ以下で、かつ、焼結温度が１３００℃以上１４６０℃以下で、１０時間以上３０時間以内の条件で上記成形体を焼成することにより、相対密度が９８％以上で比抵抗が１Ω・ｃｍ以下である高Ｓｎ濃度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造することが可能となる。
以下、本発明に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の製造方法について説明する。
［配合比］
（１）ＺｎとＳｎ元素
原子比数Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下である高Ｓｎ濃度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の製造において、高密度が得にくい要因は、ＳｎおよびＺｎが揮発し易い点と、焼成時に生成されるＺｎ2ＳｎＯ4相も揮発し易いためである。このため、焼成温度だけではなく、昇温速度や焼結時間（保持時間）が影響する。
（１）ＺｎとＳｎ元素
原子比数Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下である高Ｓｎ濃度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の製造において、高密度が得にくい要因は、ＳｎおよびＺｎが揮発し易い点と、焼成時に生成されるＺｎ2ＳｎＯ4相も揮発し易いためである。このため、焼成温度だけではなく、昇温速度や焼結時間（保持時間）が影響する。
そこで、焼成炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において、脱バインダー以降の昇温プロセス、すなわち、７００℃から焼結温度までの昇温速度を０．４℃／ｍｉｎ以上０．８℃／ｍｉｎ以下に設定し、かつ、焼結温度を１３００℃以上１４６０℃以下に設定すると共に、１０時間以上３０時間以内の条件で焼成することにより、緻密化されたＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を得ることが可能となる。
（２）添加元素
（2-1）添加元素（Ｘ）
Ｓｎを、原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）として０．７５以上０．９以下の割合で含有し、焼結炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において、７００℃から焼結温度までの昇温速度を０．４℃／ｍｉｎ以上０．８℃／ｍｉｎ以下に設定し、かつ、焼結温度を１３００℃以上１４６０℃以下に設定すると共に、１０時間以上３０時間以内の条件で製造されたＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体は、上述したように密度は向上するものの導電性には課題が残る。そこで、Ｎｂ、Ｔａ、ＷおよびＭｏから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｘ）を添加する。添加元素（Ｘ）の添加により酸化物焼結体の高密度を維持したまま、導電性が改善される。尚、添加元素（Ｘ）は、上述したＮｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ等５価以上の元素である。
（2-1）添加元素（Ｘ）
Ｓｎを、原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）として０．７５以上０．９以下の割合で含有し、焼結炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において、７００℃から焼結温度までの昇温速度を０．４℃／ｍｉｎ以上０．８℃／ｍｉｎ以下に設定し、かつ、焼結温度を１３００℃以上１４６０℃以下に設定すると共に、１０時間以上３０時間以内の条件で製造されたＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体は、上述したように密度は向上するものの導電性には課題が残る。そこで、Ｎｂ、Ｔａ、ＷおよびＭｏから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｘ）を添加する。添加元素（Ｘ）の添加により酸化物焼結体の高密度を維持したまま、導電性が改善される。尚、添加元素（Ｘ）は、上述したＮｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ等５価以上の元素である。
また、添加元素（Ｘ）の添加量は、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．００１以上０．１以下となるように設定することを要する。原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．００１未満の場合、添加量が少ないため導電性は改善されない。一方、原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．１を超えた場合、Ｚｎ2ＳｎＯ4相とは別の化合物相、例えば、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、ＭｏＯ3、ＺｎＴａ2Ｏ6、ＺｎＷＯ4、ＺｎＭｏＯ4等の化合物相が生成されてしまうため導電性を悪化させ、更に、相対密度を低下させてしまう場合がある。
（2-2）添加元素（Ｍ）
高密度化の効果を維持しかつ上記効果を更に高めるため、添加元素（Ｘ）と共に添加元素（Ｍ）を加えてもよい。添加元素（Ｘ）の添加により酸化物焼結体の導電性は改善されるが、添加元素（Ｘ）の増量に伴い相対密度が低下する傾向がある。この密度の低下傾向を抑制するため、Ｇｅ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｇａから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｍ）を添加するとよい。尚、添加元素（Ｍ）は酸化物の形態で添加し、添加する量は、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｍ）の総量に対する原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）が０．０００１以上０．０４以下となるように設定する。原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）が０．０００１未満の場合、添加量が少ないため密度の低下傾向を抑制する効果が高まらない。一方、原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）が０．０４を超えた場合、別の化合物相、例えば、ＧｅＯ 2 、ＣｅＯ 2 、Ｂｉ 2 Ｏ 3 、Ｇａ 2 Ｏ 3 等の化合物相を生成するため導電性を悪化させることになる。
高密度化の効果を維持しかつ上記効果を更に高めるため、添加元素（Ｘ）と共に添加元素（Ｍ）を加えてもよい。添加元素（Ｘ）の添加により酸化物焼結体の導電性は改善されるが、添加元素（Ｘ）の増量に伴い相対密度が低下する傾向がある。この密度の低下傾向を抑制するため、Ｇｅ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｇａから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｍ）を添加するとよい。尚、添加元素（Ｍ）は酸化物の形態で添加し、添加する量は、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｍ）の総量に対する原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）が０．０００１以上０．０４以下となるように設定する。原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）が０．０００１未満の場合、添加量が少ないため密度の低下傾向を抑制する効果が高まらない。一方、原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）が０．０４を超えた場合、別の化合物相、例えば、ＧｅＯ 2 、ＣｅＯ 2 、Ｂｉ 2 Ｏ 3 、Ｇａ 2 Ｏ 3 等の化合物相を生成するため導電性を悪化させることになる。
［焼成条件］
（１）炉内雰囲気
焼結炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において、成形体を焼成することを要する。これは、ＺｎＯ、ＳｎＯ2やＺｎ2ＳｎＯ4化合物の拡散を促進させ、焼結性を向上させると共に導電性を向上させる効果があるためである。高温域ではＳｎおよびＺｎやＺｎ2ＳｎＯ4の揮発を抑制する効果もある。これ等の効果だけではなく、更に、Ｚｎ2ＳｎＯ4とＳｎＯ2の揮発を抑制する効果もある。
（１）炉内雰囲気
焼結炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において、成形体を焼成することを要する。これは、ＺｎＯ、ＳｎＯ2やＺｎ2ＳｎＯ4化合物の拡散を促進させ、焼結性を向上させると共に導電性を向上させる効果があるためである。高温域ではＳｎおよびＺｎやＺｎ2ＳｎＯ4の揮発を抑制する効果もある。これ等の効果だけではなく、更に、Ｚｎ2ＳｎＯ4とＳｎＯ2の揮発を抑制する効果もある。
一方、焼結炉内の酸素濃度が７０体積％未満の場合、ＺｎＯ、ＳｎＯ2やＺｎ2ＳｎＯ4化合物の拡散が衰退し、更に、高温域では、ＳｎおよびＺｎ成分の揮発が促進され、緻密な焼結体を作製することが困難となる。
従って、炉内雰囲気は、酸素濃度が７０体積％以上であることを要する。
（２）７００℃以降の昇温速度
Ｓｎを主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の高密度化には、脱バインダーが終了する７００℃から焼結温度である１３００℃から１４６０℃までの昇温速度が重要となる。脱バインダー終了後から焼結温度までは化合物であるＺｎ2ＳｎＯ4の生成や粒界拡散が行われ、この温度域の焼成時間が焼結体の高密度化に影響してくる。この温度域では必要以上に焼成に時間をかけない方が良い。これは、化合物相であるＺｎ2ＳｎＯ4相の粒界拡散を一時的に遅らせ、過度の粒界拡散を抑制する必要があるためである。
Ｓｎを主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の高密度化には、脱バインダーが終了する７００℃から焼結温度である１３００℃から１４６０℃までの昇温速度が重要となる。脱バインダー終了後から焼結温度までは化合物であるＺｎ2ＳｎＯ4の生成や粒界拡散が行われ、この温度域の焼成時間が焼結体の高密度化に影響してくる。この温度域では必要以上に焼成に時間をかけない方が良い。これは、化合物相であるＺｎ2ＳｎＯ4相の粒界拡散を一時的に遅らせ、過度の粒界拡散を抑制する必要があるためである。
粒界拡散には拡散を開始する「初期」と、固溶や拡散する「中期」、拡散が終了し粒成長へ移行する「後期」があり、通常であれば、固溶や拡散が行われる「中期」は、固溶や拡散を行うための十分な時間を与える必要があることから、保持時間を設ける等のプロセスを施すことが有効である。
しかし、Ｓｎを主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の場合、Ｚｎ2ＳｎＯ4相が生成されてから、粒界拡散、粒成長、揮発に至るまでの時間が短い。例えば、１１００℃において保持時間を設けると、粒界拡散や粒成長が必要以上に進むことから、時間をかけることはかえって低密度化につながるため、余計な熱に曝される時間を与えない方が好ましい。
このため、化合物であるＺｎ2ＳｎＯ4が生成される１０００℃域よりも低い温度から昇温速度を速める必要があり、脱バインダー以降の昇温速度は０．４℃／ｍｉｎ〜０．８℃／ｍｉｎとすることが好ましく、更に好ましくは０．５℃／ｍｉｎ〜０．７℃／ｍｉｎとすることがよい。しかし、７００℃以降の昇温速度が０．４℃／ｍｉｎ未満の場合、昇温にかける時間が長くなる分、粒界拡散を行う十分な時間が得られるためＳｎの焼結は進む反面、Ｚｎ2ＳｎＯ4相の揮発が生ずる。一方、７００℃以降の昇温速度が０．８℃／ｍｉｎを超えた場合、昇温にかける時間が短くなる分、Ｚｎ2ＳｎＯ4とＳｎの揮発を抑制できるものの、Ｓｎの粒界拡散を行う時間が短くなり、例え、焼結温度域でじっくり焼結させても高密度は困難となる。
従って、脱バインダーが終了する７００℃から焼結温度である１３００℃から１４６０℃までの昇温速度は０．４℃／ｍｉｎ以上０．８℃／ｍｉｎ以下に設定することを要する。
（３）焼結温度
焼結温度は１３００℃以上１４６０℃以下に設定することを要する。焼結温度が１３００℃未満の場合、温度が低過ぎてＳｎＯ2、Ｚｎ2ＳｎＯ4化合物の粒成長を十分に行うことが困難となり低密度化につながる。一方、１４６０℃を超えた場合、粒成長は進むものの、例え、酸素濃度が７０体積％以上の炉内で焼成しても、Ｚｎ2ＳｎＯ4化合物やＳｎ成分の揮発を抑制することができず、焼結体内部に大きな空孔を残してしまうことになる。
焼結温度は１３００℃以上１４６０℃以下に設定することを要する。焼結温度が１３００℃未満の場合、温度が低過ぎてＳｎＯ2、Ｚｎ2ＳｎＯ4化合物の粒成長を十分に行うことが困難となり低密度化につながる。一方、１４６０℃を超えた場合、粒成長は進むものの、例え、酸素濃度が７０体積％以上の炉内で焼成しても、Ｚｎ2ＳｎＯ4化合物やＳｎ成分の揮発を抑制することができず、焼結体内部に大きな空孔を残してしまうことになる。
（４）保持時間
焼成時における保持時間は１０時間以上３０時間以内に設定することを要する。保持時間が１０時間未満の場合、焼結が不完全なため歪や反りの大きい焼結体になり、かつ、粒界拡散が進まず、焼結が進まない。この結果、緻密な焼結体を作製することができない。一方、３０時間を超える場合、特に保持時間の効果が得られないため作業効率の悪化やコスト高の結果を招く。
焼成時における保持時間は１０時間以上３０時間以内に設定することを要する。保持時間が１０時間未満の場合、焼結が不完全なため歪や反りの大きい焼結体になり、かつ、粒界拡散が進まず、焼結が進まない。この結果、緻密な焼結体を作製することができない。一方、３０時間を超える場合、特に保持時間の効果が得られないため作業効率の悪化やコスト高の結果を招く。
このような条件で製造された高Ｓｎ濃度のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体は、高密度で導電性が改善されているため、ＤＣスパッタリングでの成膜が可能となる。また、特別な製造方法を用いていないため円筒形ターゲットへの応用も容易である。
以下、本発明の実施例について比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明に係る技術的範囲が下記実施例の記載内容に限定されることはなく、本発明に適合する範囲で変更を加えて実施することも当然のことながら可能である。
［実施例１］
平均粒径１０μｍ以下のＳｎＯ2粉と、平均粒径１０μｍ以下のＺｎＯ粉と、添加元素Ｘとして平均粒径２０μｍ以下のＴａ2Ｏ5粉を用意した。
平均粒径１０μｍ以下のＳｎＯ2粉と、平均粒径１０μｍ以下のＺｎＯ粉と、添加元素Ｘとして平均粒径２０μｍ以下のＴａ2Ｏ5粉を用意した。
そして、ＳｎとＺｎの原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）が０．８となり、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．０１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合し、得られた原料粉末と純水、有機バインダー、分散剤を原料粉末濃度が６０質量％となるように混合タンクにて混合した。
次に、硬質ＺｒＯ2ボールが投入されたビーズミル装置（アシザワ・ファインテック株式会社製、ＬＭＺ型）を用いて、原料粉末の平均粒径が１μｍ以下となるまで湿式粉砕を行った後、１０時間以上混合撹拌してスラリーを得た。尚、原料粉末の平均粒径の測定にはレーザー回折式粒度分布測定装置（島津製作所製、ＳＡＬＤ-２２００）を用いた。
次に、得られたスラリーをスプレードライヤー装置（大川原化工機株式会社製、ＯＤＬ-２０型）にて噴霧および乾燥し造粒粉を得た。
次に、得られた造粒粉末をゴム型へ充填し、冷間静水圧プレスで２９４ＭＰａ（３ｔｏｎ／ｃｍ2）の圧力をかけて成形し、得られた直径約２５０ｍｍの成形体を常圧焼成炉に投入し、７００℃まで焼結炉内に空気（酸素濃度２１体積％）を導入した。焼成炉内の温度が７００℃になったことを確認した後、酸素濃度が８０体積％となるように酸素を導入し、昇温速度０．５℃／ｍｉｎの条件で１４００℃まで昇温させ、かつ１４００℃で１５時間保持した。
保持時間が終了した後は酸素導入を止め、冷却を行い、実施例１に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を得た。
次に、実施例１に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を平面研削盤とグライディングセンターを用いて、直径２００ｍｍ、厚み５ｍｍへ加工を施した。
この加工体の密度をアルキメデス法で測定したところ、相対密度は９９．５％であった。また、酸化物焼結体の比抵抗値を４短針法で測定したところ、０．０３Ω・ｃｍであった。
この結果を表１に示す。
［実施例２］
上記添加元素ＸとしてＮｂ2Ｏ5粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｎｂ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｎｂ）が０．０１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｎｂ2Ｏ5粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、実施例２に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．３％、比抵抗値は０．０９Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
上記添加元素ＸとしてＮｂ2Ｏ5粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｎｂ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｎｂ）が０．０１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｎｂ2Ｏ5粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、実施例２に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．３％、比抵抗値は０．０９Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例３］
上記添加元素ＸとしてＷＯ3粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｗ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｗ）が０．０１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、ＷＯ3粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、実施例３に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．０％、比抵抗値は０．１１Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
上記添加元素ＸとしてＷＯ3粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｗ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｗ）が０．０１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、ＷＯ3粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、実施例３に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．０％、比抵抗値は０．１１Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例４]
上記添加元素ＸとしてＭｏＯ3粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｍｏ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍｏ）が０．０１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、ＭｏＯ3粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、実施例４に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．７％、比抵抗値は０．１６Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
上記添加元素ＸとしてＭｏＯ3粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｍｏ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍｏ）が０．０１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、ＭｏＯ3粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、実施例４に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．７％、比抵抗値は０．１６Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例５]
上記添加元素ＸとしてＴａ2Ｏ5粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、実施例５に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．５％、比抵抗値は０．１０Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
上記添加元素ＸとしてＴａ2Ｏ5粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、実施例５に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．５％、比抵抗値は０．１０Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例６]
上記添加元素ＸとしてＴａ2Ｏ5粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．００１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、実施例６に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．３％、比抵抗値は０．００９Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
上記添加元素ＸとしてＴａ2Ｏ5粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．００１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、実施例６に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．３％、比抵抗値は０．００９Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例７］
ＳｎとＺｎの原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）が０．９となり、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．０５となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合した以外は実施例１と同様にして、実施例７に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．０％、比抵抗値は０．７Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
ＳｎとＺｎの原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）が０．９となり、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．０５となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合した以外は実施例１と同様にして、実施例７に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．０％、比抵抗値は０．７Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例８］
ＳｎとＺｎの原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）が０．７５となり、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．０５となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合した以外は実施例１と同様にして、実施例８に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．５％、比抵抗値は０．０２Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
ＳｎとＺｎの原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）が０．７５となり、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．０５となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合した以外は実施例１と同様にして、実施例８に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．５％、比抵抗値は０．０２Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例９］
７００℃から焼結温度までの昇温速度を０．４℃／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして、実施例９に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９７．０％、比抵抗値は０．３５Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
７００℃から焼結温度までの昇温速度を０．４℃／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして、実施例９に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９７．０％、比抵抗値は０．３５Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例１０］
７００℃から焼結温度までの昇温速度を０．８℃／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして、実施例１０に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９５．９％、比抵抗値は０．６２Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
７００℃から焼結温度までの昇温速度を０．８℃／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして、実施例１０に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９５．９％、比抵抗値は０．６２Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例１１］
炉内の酸素濃度を７０体積％とした以外は実施例１と同様にして、実施例１１に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９５．８％、比抵抗値は０．８３Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
炉内の酸素濃度を７０体積％とした以外は実施例１と同様にして、実施例１１に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９５．８％、比抵抗値は０．８３Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例１２］
炉内の酸素濃度を９９体積％とした以外は実施例１と同様にして、実施例１２に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．５％、比抵抗値は０．０３Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
炉内の酸素濃度を９９体積％とした以外は実施例１と同様にして、実施例１２に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．５％、比抵抗値は０．０３Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例１３］
焼結温度を１３００℃とした以外は実施例１と同様にして、実施例１３に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９５．４％、比抵抗値は０．３４Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
焼結温度を１３００℃とした以外は実施例１と同様にして、実施例１３に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９５．４％、比抵抗値は０．３４Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例１４］
焼結温度を１４６０℃とした以外は実施例１と同様にして、実施例１４に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９７．２％、比抵抗値は０．２２Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
焼結温度を１４６０℃とした以外は実施例１と同様にして、実施例１４に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９７．２％、比抵抗値は０．２２Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例１５］
焼結温度での保持時間を１０時間とした以外は実施例１と同様にして、実施例１５に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９６．０％、比抵抗値は０．１８Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
焼結温度での保持時間を１０時間とした以外は実施例１と同様にして、実施例１５に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９６．０％、比抵抗値は０．１８Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［実施例１６］
焼結温度での保持時間を３０時間とした以外は実施例１と同様にして、実施例１６に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．５％、比抵抗値は０．０３Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
焼結温度での保持時間を３０時間とした以外は実施例１と同様にして、実施例１６に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．５％、比抵抗値は０．０３Ω・ｃｍであった。結果を表１に示す。
［比較例１］
上記添加元素ＸとしてＴａ2Ｏ5粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．０００１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、比較例１に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．４％、比抵抗値は１９０Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素ＸとしてＴａ2Ｏ5粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．０００１となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、比較例１に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．４％、比抵抗値は１９０Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例２］
上記添加元素ＸとしてＴａ2Ｏ5粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．００００９となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、比較例２に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．３％、比抵抗値は１６００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素ＸとしてＴａ2Ｏ5粉を用い、添加元素Ｘの原子数比Ｔａ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔａ）が０．００００９となるようにＳｎＯ2粉、ＺｎＯ粉、および、Ｔａ2Ｏ5粉を調合したこと以外は実施例１と同様にして、比較例２に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．３％、比抵抗値は１６００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例３］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用された以外は実施例１と同様にして、比較例３に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．３％、比抵抗値は１０００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用された以外は実施例１と同様にして、比較例３に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．３％、比抵抗値は１０００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例４］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、７００℃以降の昇温速度を０．４℃／ｍｉｎとしたこと以外は実施例１と同様にして、比較例４に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．０％、比抵抗値は１１００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、７００℃以降の昇温速度を０．４℃／ｍｉｎとしたこと以外は実施例１と同様にして、比較例４に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．０％、比抵抗値は１１００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例５］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、７００℃以降の昇温速度を０．８℃／ｍｉｎとしたこと以外は実施例１と同様にして、比較例５に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．９％、比抵抗値は１１６０Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、７００℃以降の昇温速度を０．８℃／ｍｉｎとしたこと以外は実施例１と同様にして、比較例５に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．９％、比抵抗値は１１６０Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例６］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、酸素濃度を９９．０体積％としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例６に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．９％、比抵抗値は１１６０Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、酸素濃度を９９．０体積％としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例６に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．９％、比抵抗値は１１６０Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例７］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、焼結温度を１３００℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例７に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．１％、比抵抗値は１５００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、焼結温度を１３００℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例７に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９８．１％、比抵抗値は１５００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例８］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、焼結温度を１４６０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例８に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．２％、比抵抗値は１２００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、焼結温度を１４６０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例８に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９９．２％、比抵抗値は１２００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上の特性は達成できたが、比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例９］
ＳｎとＺｎの原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）が０．７となる割合でＳｎＯ2粉とＺｎＯ粉を調合し、上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用された以外は実施例１と同様にして、比較例９に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９４．５％、比抵抗値は１００００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
ＳｎとＺｎの原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）が０．７となる割合でＳｎＯ2粉とＺｎＯ粉を調合し、上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用された以外は実施例１と同様にして、比較例９に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９４．５％、比抵抗値は１００００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例１０］
ＳｎとＺｎの原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）が０．９５となる割合でＳｎＯ2粉とＺｎＯ粉を調合し、上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用された以外は実施例１と同様にして、比較例１０に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は８８．３％、比抵抗値は１００００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
ＳｎとＺｎの原子数比Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｚｎ）が０．９５となる割合でＳｎＯ2粉とＺｎＯ粉を調合し、上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用された以外は実施例１と同様にして、比較例１０に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は８８．３％、比抵抗値は１００００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例１１］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、７００℃以降の昇温速度を０．３８℃／ｍｉｎとしたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１１に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９３．０％、比抵抗値は１４００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、７００℃以降の昇温速度を０．３８℃／ｍｉｎとしたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１１に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９３．０％、比抵抗値は１４００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例１２］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、７００℃以降の昇温速度を１．０℃／ｍｉｎとしたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１２に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９３．８％、比抵抗値は１５００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、７００℃以降の昇温速度を１．０℃／ｍｉｎとしたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１２に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９３．８％、比抵抗値は１５００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例１３］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、酸素濃度を６８体積％としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１３に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９０．１％、比抵抗値は１００００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、酸素濃度を６８体積％としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１３に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９０．１％、比抵抗値は１００００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例１４］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、焼結温度を１２５０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１４に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は８５．０％、比抵抗値は１００００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、焼結温度を１２５０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１４に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は８５．０％、比抵抗値は１００００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［比較例１５］
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、焼結温度を１４９０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１５に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９４．１％、比抵抗値は１８００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
上記添加元素Ｘを配合していない原料粉末が適用され、かつ、焼結温度を１４９０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１５に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。この加工体の相対密度と比抵抗値を実施例１と同様の方法で測定したところ、相対密度は９４．１％、比抵抗値は１８００Ω・ｃｍであり、相対密度９５％以上かつ比抵抗値１Ω・ｃｍ以下の特性は達成できないことが確認された。結果を表１に示す。
［実施例１７］
添加元素Ｍとして、平均粒径が１μｍ以下のゲルマニウムの酸化物粉末を、添加元素Ｍの原子比Ｇｅ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇｅ）が０．０１となるようにした以外は、実施例５と同様にして、実施例１７に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。
添加元素Ｍとして、平均粒径が１μｍ以下のゲルマニウムの酸化物粉末を、添加元素Ｍの原子比Ｇｅ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇｅ）が０．０１となるようにした以外は、実施例５と同様にして、実施例１７に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。
この加工体の密度をアルキメデスで測定したところ、相対密度は９９．３％（実施例５の相対密度は９８．５％）であり、酸化物焼結体の比抵抗は０．０７Ω・ｃｍ（実施例５の比抵抗は０．１Ω・ｃｍ）であり、実施例５に較べ相対密度と比抵抗がより改善されていることが確認された。
［実施例１８、２０、２２、参考例１９、２１］
添加元素Ｍをセリウム（実施例１８）、ケイ素（参考例１９）、ビスマス（実施例２０）、インジウム（参考例２１）、ガリウム（実施例２２）とした以外は、実施例１７と同様にして、実施例１８、２０、２２と参考例１９、２１に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。
添加元素Ｍをセリウム（実施例１８）、ケイ素（参考例１９）、ビスマス（実施例２０）、インジウム（参考例２１）、ガリウム（実施例２２）とした以外は、実施例１７と同様にして、実施例１８、２０、２２と参考例１９、２１に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。
これら加工体の密度をアルキメデスで測定した。
各相対密度と比抵抗は、それぞれ、９９，２％、０．０８Ω・ｃｍ（実施例１８）、９９．２％、０．２Ω・ｃｍ（参考例１９）、９９．４％、０．６Ω・ｃｍ（実施例２０）、９９．０％、０．３Ω・ｃｍ（参考例２１）、９９．１％、０．４Ω・ｃｍ（実施例２２）であり、実施例５（相対密度が９８．５％）に較べ相対密度がより改善されていることが確認された。
［実施例２３］
添加元素Ｍの原子比Ｇｅ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇｅ）が０．０００１となるようにした以外は、実施例１７と同様にして、実施例２３に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。
添加元素Ｍの原子比Ｇｅ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇｅ）が０．０００１となるようにした以外は、実施例１７と同様にして、実施例２３に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。
この加工体の密度をアルキメデスで測定したところ、相対密度は９８．９％、酸化物焼結体の比抵抗は０．０９Ω・ｃｍであり、実施例５（相対密度が９８．５％、比抵抗が０．１Ω・ｃｍ）に較べ相対密度と比抵抗がより改善されていることが確認された。
［実施例２４］
添加元素Ｍの原子比Ｇｅ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇｅ）が０．０４となるようにした以外は、実施例１７と同様にして、実施例２４に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。
添加元素Ｍの原子比Ｇｅ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇｅ）が０．０４となるようにした以外は、実施例１７と同様にして、実施例２４に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。
この加工体の密度をアルキメデスで測定したところ、相対密度は９９．４％、酸化物焼結体の比抵抗は０．１４Ω・ｃｍであり、実施例５（相対密度が９８．５％）に較べ相対密度がより改善されていることが確認された。
［実施例２５］
添加元素Ｍとして、平均粒径が１μｍ以下のゲルマニウムの酸化物粉末を、添加元素Ｍの原子比Ｇｅ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇｅ）が０．０１となるようにした以外は、実施例１と同様にして、実施例２５に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。
添加元素Ｍとして、平均粒径が１μｍ以下のゲルマニウムの酸化物粉末を、添加元素Ｍの原子比Ｇｅ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｇｅ）が０．０１となるようにした以外は、実施例１と同様にして、実施例２５に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体を製造した。
この加工体の密度をアルキメデスで測定したところ、相対密度は９９．５％であり、酸化物焼結体の比抵抗は０．０６Ω・ｃｍであった。
本発明に係るＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体は、機械的強度に加えて高密度かつ低抵抗といった特性を備えているため、太陽電池やタッチパネル等の透明電極を形成するためのスパッタリングターゲットとして利用される産業上の利用可能性を有している。
Claims (4)
- Ｓｎを主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体において、
Ｓｎを、原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）として０．７５以上０．９以下の割合で含有し、かつ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｘ）を、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）として０．００１以上０．１以下の割合で含有すると共に、相対密度が９５％以上かつ比抵抗が１Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体。 - Ｇｅ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｇａから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｍ）を、ＳｎとＺｎと添加元素（Ｍ）の総量に対する原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）として０．０００１以上０．０４以下の割合で含有し、酸化物焼結体の相対密度が９８％以上であることを特徴とする請求項１に記載のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体。
- 原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下となるように配合された酸化錫（ＳｎＯ2）粉末と酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末、および、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の元素（Ｘ）で構成されかつＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．００１以上０．１以下となるように配合された添加元素（Ｘ）の酸化物粉末を、純水、有機バインダー、分散剤と混合し、得られたスラリーを乾燥しかつ造粒して造粒粉末を製造する造粒粉末製造工程と、
上記造粒粉末を加圧成形して成形体を得る成形体製造工程と、
焼成炉内の酸素濃度が７０体積％以上の雰囲気において、７００℃から焼結温度までの昇温速度が０．４℃／ｍｉｎ以上０．８℃／ｍｉｎ以下で、かつ、焼結温度が１３００℃以上１４６０℃以下で、１０時間以上３０時間以内の条件で上記成形体を焼成して焼結体を製造する焼結体製造工程、
を具備することを特徴とするＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の製造方法。 - 原子数比Ｓｎ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）が０．７５以上０．９以下となるように配合された酸化錫（ＳｎＯ2）粉末と酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末、および、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の元素（Ｘ）で構成されかつＳｎとＺｎと添加元素（Ｘ）の総量に対する原子数比Ｘ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｘ）が０．００１以上０．１以下となるように配合された添加元素（Ｘ）の酸化物粉末に加え、Ｇｅ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｇａから選ばれた少なくとも１種の添加元素（Ｍ）で構成されかつＳｎとＺｎと添加元素（Ｍ）の総量に対する原子数比Ｍ／（Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｍ）として０．０００１以上０．０４以下となるように配合された添加元素（Ｍ）の酸化物粉末を更に添加することを特徴とする請求項３に記載のＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体の製造方法。
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