JPH0316954A - 酸化物焼結体及びその製造法並びに用途 - Google Patents
酸化物焼結体及びその製造法並びに用途Info
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- JPH0316954A JPH0316954A JP1149712A JP14971289A JPH0316954A JP H0316954 A JPH0316954 A JP H0316954A JP 1149712 A JP1149712 A JP 1149712A JP 14971289 A JP14971289 A JP 14971289A JP H0316954 A JPH0316954 A JP H0316954A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、導電性金属酸化物焼結体及びその製造方法並
びに用途に関する。更に詳しくは、例えばスバッタリン
グ法により透明導電性薄膜を形威するのに用いる酸化亜
鉛焼結体及びその製造方法に関するものである。
びに用途に関する。更に詳しくは、例えばスバッタリン
グ法により透明導電性薄膜を形威するのに用いる酸化亜
鉛焼結体及びその製造方法に関するものである。
[従来の技術]
近年、太陽電池やディスプレー機器の透明電極や、帯電
防止用の導電性コーティングとして透明導電性金属酸化
物薄膜の需要が高ま?ている。
防止用の導電性コーティングとして透明導電性金属酸化
物薄膜の需要が高ま?ている。
導電性金属酸化物の透明導電性薄膜は、主に金属酸化物
のスパッタリングにより形成されているが、従来、異種
添加元幸として錫をドープしたインジウム酸化物( I
To)、異種添加元素としてアンチモンをドープした
酸化スズの焼結体をスパッタリングすることにより生成
されている。
のスパッタリングにより形成されているが、従来、異種
添加元幸として錫をドープしたインジウム酸化物( I
To)、異種添加元素としてアンチモンをドープした
酸化スズの焼結体をスパッタリングすることにより生成
されている。
しかしITOは、透明性が大であり、低抵抗の薄膜形戊
が可能である反面、インジウろが高価なため経済的に難
点があり、さらに化学的にも不安定であるために適用範
囲に制限があった。一方アンチモンドープ酸化錫は安価
で化学的にも比較的安定であるが、このものは高抵抗な
ため必ずしも十分な材料とは言えなかった。
が可能である反面、インジウろが高価なため経済的に難
点があり、さらに化学的にも不安定であるために適用範
囲に制限があった。一方アンチモンドープ酸化錫は安価
で化学的にも比較的安定であるが、このものは高抵抗な
ため必ずしも十分な材料とは言えなかった。
最近、九種添加元素としてアルミニウムをドブした酸化
亜鉛をスパッタリングすることによりITO並に低抵抗
で透明性に優れた透明導電性薄膜が得られることか報告
されている(J.Appl.Pbys.55 (4),
J.5 February J984 pi029 )
.酸化亜鉛は安価な上に化学的にも安定で、透明性、
導電性にも優れておりITO等に代替可能な優れた透明
導車性材料である。
亜鉛をスパッタリングすることによりITO並に低抵抗
で透明性に優れた透明導電性薄膜が得られることか報告
されている(J.Appl.Pbys.55 (4),
J.5 February J984 pi029 )
.酸化亜鉛は安価な上に化学的にも安定で、透明性、
導電性にも優れておりITO等に代替可能な優れた透明
導車性材料である。
しかし、これまでのスパッタリングターゲッ1・用の異
種添加元素を含有した酸化亜鉛焼結体は比抵抗か数キロ
Ω・clI1以上の高抵抗であった。そのため、このも
のを適用できるスパッタリング法が絶縁物に使用される
高周波スパッタリングに限定され、導電体に適用できる
工業的な直流スパッタリングには使用が困難であった。
種添加元素を含有した酸化亜鉛焼結体は比抵抗か数キロ
Ω・clI1以上の高抵抗であった。そのため、このも
のを適用できるスパッタリング法が絶縁物に使用される
高周波スパッタリングに限定され、導電体に適用できる
工業的な直流スパッタリングには使用が困難であった。
このような高抵抗の焼結体を強引に直流スパッタリング
に用いた場合、投入可能な電力か著しく低い上に、放電
が非常に不安定で連続運転において支障をきたしていた
。
に用いた場合、投入可能な電力か著しく低い上に、放電
が非常に不安定で連続運転において支障をきたしていた
。
「問題点を解決する手段]
本発明者笠は異種添加元素をドーブした酸化亜鉛に関し
て鋭意検討を重ねた桔果、↑E三価以」二の元素及びハ
ロケン元素を共存させた酸化亜鉛を焼結雰囲気中の酸素
濃度が少なくとも空気中の酸素a度よりも低減させた状
態において、800℃以上で焼結することにより、比抵
抗がIΩ・Qm以下でなおかつ焼結密度か4g/c…3
以上の極めて低抵抗で高密度な焼結体か得られることを
見出し、さらにこのような低抵抗焼結体はスパッタリン
グターゲッ1・とじて著しく優れた性能を有する事を見
出し本発明を完成した。
て鋭意検討を重ねた桔果、↑E三価以」二の元素及びハ
ロケン元素を共存させた酸化亜鉛を焼結雰囲気中の酸素
濃度が少なくとも空気中の酸素a度よりも低減させた状
態において、800℃以上で焼結することにより、比抵
抗がIΩ・Qm以下でなおかつ焼結密度か4g/c…3
以上の極めて低抵抗で高密度な焼結体か得られることを
見出し、さらにこのような低抵抗焼結体はスパッタリン
グターゲッ1・とじて著しく優れた性能を有する事を見
出し本発明を完成した。
本発明で導電性付!j.のためのドーバン1・(異種添
加元素)として用いる正三価の元素(導電活性元素)と
しては、原子価扶態として三価以上の状態が存在する元
素である。このような元素の例としては、■A族のSc
, Y, IIIB族のB,AI、Ga,In、TI
, IVA族のTiXZr, Ilf’..Th、IV
B族のC5StSGeSSn, Pbs VA族のZn
s NbXTaSPa..V B族のAs, Sb,
Bj, VIA族のCrXNo、l/,Ll,VIB族
のS e 1T e % P O s■A族のMn,
Tc, l?e,■族のFe,Cos +t+i, R
uSRh、Pds Oss lr, Pt及びランタノ
イド、アクチノイド系列の元素か適用可能である。
加元素)として用いる正三価の元素(導電活性元素)と
しては、原子価扶態として三価以上の状態が存在する元
素である。このような元素の例としては、■A族のSc
, Y, IIIB族のB,AI、Ga,In、TI
, IVA族のTiXZr, Ilf’..Th、IV
B族のC5StSGeSSn, Pbs VA族のZn
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Bj, VIA族のCrXNo、l/,Ll,VIB族
のS e 1T e % P O s■A族のMn,
Tc, l?e,■族のFe,Cos +t+i, R
uSRh、Pds Oss lr, Pt及びランタノ
イド、アクチノイド系列の元素か適用可能である。
このような元素の添加の効果は、これらの元素か亜鉛と
置換して、n型のドーパン}・とじて働くことによるも
のと考えられる。一方ハロゲン元素としては、FSCl
、Brsl,Atが適用可能である。
置換して、n型のドーパン}・とじて働くことによるも
のと考えられる。一方ハロゲン元素としては、FSCl
、Brsl,Atが適用可能である。
ハロゲン元素の添加効果は、−2価の酸素に対してl価
のハロゲン元素か置換し、前記と同様にn型のドーパン
I・とじて働き、酸化亜鉛の焼結性の促進、又、焼結体
の低抵抗化に有効である。
のハロゲン元素か置換し、前記と同様にn型のドーパン
I・とじて働き、酸化亜鉛の焼結性の促進、又、焼結体
の低抵抗化に有効である。
これらの導電活性元素は亜鉛に対して0.1atm%か
ら20atm%、特に0.5atm%から5atm%の
範囲の量使用することによって極めて低抵抗な酸化亜鉛
焼結体が得られる。前記使用量が上記した範囲より少な
いとこれら元素の添加の効果が少なく、又必要以上に多
ずぎると得られるものの低抵抗化に悪影響を及ほず。
ら20atm%、特に0.5atm%から5atm%の
範囲の量使用することによって極めて低抵抗な酸化亜鉛
焼結体が得られる。前記使用量が上記した範囲より少な
いとこれら元素の添加の効果が少なく、又必要以上に多
ずぎると得られるものの低抵抗化に悪影響を及ほず。
本発明の焼結体の原料に使用する組成物は上記の組或を
満足するものであればいかなる方法で作成されたもので
も適用可能である。例えば酸化亜鉛とこれらの元素の化
合物を混合する方法、又は亜鉛化合物とこれらの元素の
化合物、例えば水酸化物、有機塩、無機塩等を混合又は
共沈させて得られた生成物を熱分解する方法等が考えら
れる。
満足するものであればいかなる方法で作成されたもので
も適用可能である。例えば酸化亜鉛とこれらの元素の化
合物を混合する方法、又は亜鉛化合物とこれらの元素の
化合物、例えば水酸化物、有機塩、無機塩等を混合又は
共沈させて得られた生成物を熱分解する方法等が考えら
れる。
これらの方法で作或した導電活性元素を含む酸化亜鉛粉
末の形状は上記の組成を満足していれば特別の制限はな
いが、一次粒径が1μm以下、粒度分布から求めた比表
面積が2m2/g以上の高分散性の粉末であることか好
ましい。このように粉末が微細で高分散性であればこれ
を焼桔して得た焼結体の焼粘密度は向上し、焼結体の導
電性がより一層向上する。
末の形状は上記の組成を満足していれば特別の制限はな
いが、一次粒径が1μm以下、粒度分布から求めた比表
面積が2m2/g以上の高分散性の粉末であることか好
ましい。このように粉末が微細で高分散性であればこれ
を焼桔して得た焼結体の焼粘密度は向上し、焼結体の導
電性がより一層向上する。
本発1vjの焼結体は上記した方法て得た酸化物粉末を
通常の方法、例えば、バインダーをこれに添加するなど
して目的とする形状に予備或型し、その成型体を焼粘す
ることによって製造するが、この際焼結温度は800℃
以上力呻fましい。
通常の方法、例えば、バインダーをこれに添加するなど
して目的とする形状に予備或型し、その成型体を焼粘す
ることによって製造するが、この際焼結温度は800℃
以上力呻fましい。
酸化亜鉛の融点は1800゜Cてあるが、前記導電活性
元素の内、特にハロゲン元素は高温下では揮散しハロゲ
ン元素の揮散した焼結体は本発明の効果が5 6 十分に発揮されないため、本発明での焼結温度は140
0℃以下、特にl300℃以下が好ましい。次に焼結温
度における保持時間は、数時間から数十時間が好ましく
、特に5時間から20時間程度で良い。
元素の内、特にハロゲン元素は高温下では揮散しハロゲ
ン元素の揮散した焼結体は本発明の効果が5 6 十分に発揮されないため、本発明での焼結温度は140
0℃以下、特にl300℃以下が好ましい。次に焼結温
度における保持時間は、数時間から数十時間が好ましく
、特に5時間から20時間程度で良い。
また本発明の製造方法での焼結雰囲気としては酸素濃度
が少なくとも空気中の酸素濃度よりも低減した雰囲気で
あることが必要で、例えば空気と不活性ガスとの混合下
、不活性雰囲気下、減圧下又は真空中で焼結することが
考えられる。焼結の際酸化亜鉛の表面に酸素が吸蔵又は
吸着すると、表面エネルギーが増大し、酸化亜鉛の電気
導電性及び焼結性が著しく阻害される。そこで酸化亜鉛
を、少なくとも空気中の酸素濃度よりも酸素濃度が少な
い雰囲気で焼結すると、焼結体内の焼結粒子粒界の吸蔵
酸素が低減し、高焼結密度及び低抵抗な焼結体が得られ
る。このようにして得られた酸化亜鉛焼結体の比抵抗は
1Ω・Cm以下で、多くは0.1Ω・cm以下であり、
焼結密度は4g/cm3以上、多くは5g/ c m3
となる。
が少なくとも空気中の酸素濃度よりも低減した雰囲気で
あることが必要で、例えば空気と不活性ガスとの混合下
、不活性雰囲気下、減圧下又は真空中で焼結することが
考えられる。焼結の際酸化亜鉛の表面に酸素が吸蔵又は
吸着すると、表面エネルギーが増大し、酸化亜鉛の電気
導電性及び焼結性が著しく阻害される。そこで酸化亜鉛
を、少なくとも空気中の酸素濃度よりも酸素濃度が少な
い雰囲気で焼結すると、焼結体内の焼結粒子粒界の吸蔵
酸素が低減し、高焼結密度及び低抵抗な焼結体が得られ
る。このようにして得られた酸化亜鉛焼結体の比抵抗は
1Ω・Cm以下で、多くは0.1Ω・cm以下であり、
焼結密度は4g/cm3以上、多くは5g/ c m3
となる。
[本発明の効果]
本発明の焼結体は低抵抗な焼結体であり、このような低
抵抗な酸化亜鉛焼結体は透明導電膜形成用のスパッタリ
ングターゲットとして極めて優れた性能を有している。
抵抗な酸化亜鉛焼結体は透明導電膜形成用のスパッタリ
ングターゲットとして極めて優れた性能を有している。
即ち、このものは非常に低抵抗であるため、スパッタリ
ング法として高周波法だけでなく工業的な直流法にも適
用可能である。更に、このものを用いればいずれのスパ
ッタリング法においても放電が安定し、極めて低抵抗で
透明性に優れた透明導電膜が安定的に製造可能である。
ング法として高周波法だけでなく工業的な直流法にも適
用可能である。更に、このものを用いればいずれのスパ
ッタリング法においても放電が安定し、極めて低抵抗で
透明性に優れた透明導電膜が安定的に製造可能である。
[丈施例]
以下実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施
例になんら限定されるものではない。
例になんら限定されるものではない。
実施例1
酸化亜鉛とフッ化アルミニウムを重量比で98:2とな
るように粉砕混合後、金型プレスによって成型し(lO
cmφ、lOmIll厚さ)、空気中、アルゴン雰囲気
中で夫々700℃から1300℃の範囲で各5時間焼粘
した。アルゴン雰囲気焼結において得られた焼結体の比
抵抗は900゜C以上で最低値に達し、この焼結体の色
は黄色から紫がかった暗青色に変色した。焼結体の比抵
抗と焼結密度の温度変化を表1に示した。酸化亜鉛の焼
結体は酸素が吸着すると比抵抗にばらつきが生じるため
、比抵抗の測定は全て不活性ガス雰囲気中で行った。
るように粉砕混合後、金型プレスによって成型し(lO
cmφ、lOmIll厚さ)、空気中、アルゴン雰囲気
中で夫々700℃から1300℃の範囲で各5時間焼粘
した。アルゴン雰囲気焼結において得られた焼結体の比
抵抗は900゜C以上で最低値に達し、この焼結体の色
は黄色から紫がかった暗青色に変色した。焼結体の比抵
抗と焼結密度の温度変化を表1に示した。酸化亜鉛の焼
結体は酸素が吸着すると比抵抗にばらつきが生じるため
、比抵抗の測定は全て不活性ガス雰囲気中で行った。
実施例2
実施例1で得られた焼結体をスパッタリングタゲットと
して用いて透明導電膜を成膜した。
して用いて透明導電膜を成膜した。
スパッタリングはDCマグネトロンスパッタリングを用
い、スパッタガスにはAr,投入電力はターゲッ1・の
面積に対して4w/cm2、M板には石英ガラス、基板
温度は200℃とした。得られた透明導電膜の特性を表
2に示した。
い、スパッタガスにはAr,投入電力はターゲッ1・の
面積に対して4w/cm2、M板には石英ガラス、基板
温度は200℃とした。得られた透明導電膜の特性を表
2に示した。
実施例3
酸化亜鉛と塩化アルミニウムを重量比で98;2となる
ように粉砕混合後、金型プレスによって成型し(10c
mφ、tOlIII1厚さ)、空気中、アルゴン雰囲気
中で夫々700℃から1300℃の範囲で各5時間焼結
した。アルゴン雰囲気焼結において得られた焼結体の比
抵抗は800℃で最低値に達したが、焼結体の色には変
化はなかった。焼結体の比抵抗と焼結密度の温度変化を
表1に示した。比抵抗の測定は実施例1と同様に行なっ
た。
ように粉砕混合後、金型プレスによって成型し(10c
mφ、tOlIII1厚さ)、空気中、アルゴン雰囲気
中で夫々700℃から1300℃の範囲で各5時間焼結
した。アルゴン雰囲気焼結において得られた焼結体の比
抵抗は800℃で最低値に達したが、焼結体の色には変
化はなかった。焼結体の比抵抗と焼結密度の温度変化を
表1に示した。比抵抗の測定は実施例1と同様に行なっ
た。
実施例4
実施例3で得られた焼結体をスパッタリングタゲットと
して用いて透明導電膜を或膜した。
して用いて透明導電膜を或膜した。
スパッタリングはDCマグネトロンスパッタリングを用
い、スパッタガスにはAr,投入電力はターゲットの面
積に対して4v/cm2、基板には石英ガラス、基板温
度は200℃とした。得られた透明導電膜の特性を表2
に示した。
い、スパッタガスにはAr,投入電力はターゲットの面
積に対して4v/cm2、基板には石英ガラス、基板温
度は200℃とした。得られた透明導電膜の特性を表2
に示した。
9
10
− l1 一
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)正三価以上の原子価を有する元素及びハロゲン元素
を含有する、比抵抗1Ω・cm以下、焼結密度4g/c
m^3以上の酸化亜鉛焼結体。 2)正三価以上の原子価を有する元素及びハロゲン元素
を含有する、比抵抗1Ω・cm以下、焼結密度4g/c
m^3以上の酸化亜鉛焼結体からなるスパッタリングタ
ーゲット。 3)正三価以上の原子価を有する元素及びハロゲン元素
を共存させた酸化亜鉛を焼結雰囲気中の酸素濃度が少な
くとも空気中の酸素濃度よりも低減させた状態において
、800℃以上で焼結することを特徴とする酸化亜鉛焼
結体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1149712A JPH0316954A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 酸化物焼結体及びその製造法並びに用途 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1149712A JPH0316954A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 酸化物焼結体及びその製造法並びに用途 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0316954A true JPH0316954A (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=15481175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1149712A Pending JPH0316954A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 酸化物焼結体及びその製造法並びに用途 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0316954A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5972527A (en) * | 1992-12-15 | 1999-10-26 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Transparent electrically conductive layer, electrically conductive transparent substrate and electrically conductive material |
DE10306925A1 (de) * | 2003-02-19 | 2004-09-02 | GfE Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH | PVD-Beschichtungsmaterial |
JP2007008772A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 酸化インジウム・酸化亜鉛焼結体の製造方法 |
WO2008018402A1 (fr) * | 2006-08-11 | 2008-02-14 | Hitachi Metals, Ltd. | Fritte d'oxyde de zinc, procédé de fabrication de celle-ci et cible de pulvérisation cathodique |
JP2008255478A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-10-23 | Mitsubishi Materials Corp | ZnO蒸着材及びそれにより形成されたZnO膜 |
JP2009097088A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-05-07 | Mitsubishi Materials Corp | ZnO蒸着材とその製造方法、およびそのZnO膜等 |
JP2009097091A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-05-07 | Mitsubishi Materials Corp | ZnO蒸着材とその製造方法、およびそのZnO膜等 |
US8409477B2 (en) | 2007-09-27 | 2013-04-02 | Mitsubishi Materials Corporation | ZnO vapor deposition material, process for producing the same, and ZnO film |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1149712A patent/JPH0316954A/ja active Pending
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---|---|---|---|---|
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US8409477B2 (en) | 2007-09-27 | 2013-04-02 | Mitsubishi Materials Corporation | ZnO vapor deposition material, process for producing the same, and ZnO film |
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