JPH03232222A - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は半導体ガスセンサー、水の分解用電極。

ＮＯｘ還元触媒、光燃料電池等々に用いられる半導体薄
膜の製造方法に関する。

ｂ、　従来の技術 半導体薄膜の製造方法及びその性質の研究については、
たとえば、次のような技術が知られている。すなわち、
表面改質技術の一つとしてセラミックコーテング法があ
るが、このコーテング法には蒸着法、　ＣＶＤ法、スパ
ッタリング法や気相を介しておこなうプラズマＣＶＤ法
、光ＣＶＤ法等があり、また単に液体をスプレーする方
法、塗布する方法などが知られている。さらに金属有機
化合物や金属塩を加水分解することによって得られる酸
化物前駆体高分子を含む溶液（ゾル）に、基板を浸漬し
て引き上げることによって基板をコーテングし、その後
、ゲル化、焼成を経てセラミックコーテング膜とする、
所謂ゾル・ゲル法がある。

また、このゾル・ゲル法を用いることによって、アンチ
モンをドーピングしたＴｉＯ□薄膜を調整し、そのＴｉ
Ｏ□薄膜の電気化学的性質について論した文献がある（
日本化学会誌Ｎｏ、１１．１９４６−５１（１９８７）
）。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 前記ゾル・ゲル法による薄膜の形成は、極めて簡単な装
置で大面積のコーテング膜が容易に得られ、かつゾル状
態では分子レベルで均一なので不純物元素のドーピング
ができる。そして、この従来のゾル・ゲル法には低温加
熱法が用いられ、その温度は５００〜７００°Ｃの範囲
で処理されているが、これによって比較的低い抵抗（１
０Ω・１オーダー）をもつＴｉｅ、薄膜を作成した例は
みられない。その理由としては、形成する薄膜の抵抗を
低下させるためには、被処理物を高温加熱処理をして結
晶粒の成長を促進し、ＴｉＯ□粒子内に不純物元素を固
溶させる必要があるが、この高温加熱処理によって膜と
、この膜を形成するための基板とが反応してしまったり
、また両者の熱膨張係数の差によって、膜にクランクあ
るいは粒子接触の不備が発生するためと思われる。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記課題を
解消してなる半導体薄膜の製造方法を提供することを目
的とする。

ｄ、　課題を解決するための手段 前記目的に添い、本発明は、半導体薄膜を形成する基板
に、ＴｉＯ□あるいはＴｉＯ２に近い熱膨張係数をもつ
材料を用い、この基板に中間層としてＳｉＯ□を被覆し
たあと、この基板にＴｉＯ□のゲル膜を形成し、これを
還元雰囲気中で、温度１２００〜１３００°Ｃで常圧焼
結することを特徴とすることによって前記課題を解消し
た。

以下、本発明について図面を参照しながら、詳細に説明
する。

本発明によって得られたＴｉ０ｔ半導体薄膜は、第１図
に示すように基板１上にＳｉＯ□膜２をアンダーコート
（中間層）し、その上にＴｉ０ｚ半導体薄膜３を形成し
てなるものである。

薄膜の製造工程で、薄膜成分子ｉＯ２の抵抗を低下させ
るために高温処理（１２００〜１３００°Ｃ）を処すが
、この処理によって薄膜成分と反応しない物質、すなわ
ち、Ｓｉｎ、を用いて、これを基板上に０．１〜０．５
μ剛のＳｉＯ□膜をまず形成する。

なお、基板には薄膜成分子１ＯｔＯ熱膨張係数に近く、
かつアンダーコートとなるＳｉＯ□と反応しない材料を
用いる。たとえば、ＴｉＯ□磁器などである。

次に、所定のゾル溶液を調整し、スプレー法スピナー法
あるいは浸漬法（デイツプ法）等を用いて前記処理を旋
した基板にゲル膜を形成する。

このゾル溶液は、半導体化元素ＮｂをＴｉ０１に対し、
所定の組成となるように金属アルコキシドさらに触媒と
ＨｚＯを加えて調整したものである。

このようにして前記ゲル膜を形成した基板は約５００°
Ｃで加熱分解し、さらに前記操作を繰り返し、所定厚の
Ｎｂ添加ＴｉＯ□薄膜を形成する。

次にこれを還元雰囲気中で１２００〜１３００”Ｃで常
圧焼結すればよい。

実施例 半導体化元素ＮｂをＴｉＯ□に対しｌ　ｍｏｌ　％Ｎｂ
、０５の組成となるように金属アルコキシド さらに触媒とＨ，Ｏを加えてゾル溶液を調整し、第２図
に示すようなデイツプコーテング装置によって基板にゲ
ル膜を形成した。図において５はＴｉＯ□ゾル溶液、６
はＴｉＯ□ゾル溶液を収容する容器、１はＴｉＯ□ヅル
熔液５に浸漬された基板、７は基板１を保持するクリッ
プ、８はクリップを吊下げ保持するファイバーであり、
駆動装置９を駆動することによってファイバー８を昇降
させ基板１を浸漬したり引きあげたりするようになって
いる。

なお、この基板１は、Ｓｉ　（ＯＣＪｓ）　４を用いて
同様な方法によって予め５ｔｏｚＦｉｌ膜（０，１〜０
．５　μ鋼）を被覆しであるＴｉＯ□磁器を用いた。ゲ
ル膜は５００”Ｃで加熱分解し、デイツプ操作を繰り返
して膜厚約１μ−のＮｂ添加Ｔｉ１ｔ薄膜を作成した。

次にこれを還元雰囲気中で常圧焼結した。薄膜の焼結は
、１２００゛Ｃ付近より急激に進行し、１３００°Ｃで
は粒径０．８〜２．０　μ−となり３０Ωｃｍの低抵抗
半導体薄膜かえられた。

なお、基板としてＳｉＯ□ガラスを用いて同様に処理し
た場合、Ｎｂ添加ＴｉＯ□薄膜にはクラックが生した。

ｅ、　発明の効果 本発明の方法によれば、大面積をもち、しかも低抵抗の
ＴｉＯ□半導体薄膜かえられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製造方法で製作した半導体、第２
図は本発明に係る半導体薄膜の製造要領を説明する図で
ある。 １・・・基板、　　　　　　２・・・ＳｉＪ膜、３・・
・ＴｉＪ半導体薄膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体薄膜を形成する基板に、ＴｉＯ＿２あるいはＴｉ
   Ｏ＿２に近い熱膨張係数をもつ材料を用い、この基板に
   中間層としてＳｉＯ＿２を被覆したあと、この基板にＴ
   ｉＯ＿２のゲル膜を形成し、これを還元雰囲気中で、温
   度１２００〜１３００℃で常圧焼結することを特徴とす
   る半導体薄膜の製造方法。