JPH0660723A - 透明導電膜 - Google Patents
透明導電膜Info
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- JPH0660723A JPH0660723A JP4214893A JP21489392A JPH0660723A JP H0660723 A JPH0660723 A JP H0660723A JP 4214893 A JP4214893 A JP 4214893A JP 21489392 A JP21489392 A JP 21489392A JP H0660723 A JPH0660723 A JP H0660723A
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- transparent conductive
- conductive film
- films
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Liquid Crystal (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 透光性(可視波長域)が良好で、かつ、電気
的にも低抵抗で大電流用電極に使用できるITO膜を提
供すること。 【構成】 ITO膜2と透明絶縁膜であるIn2 O3 膜
3を膜成長方向に交互に、層状に積み重ねたこと。
的にも低抵抗で大電流用電極に使用できるITO膜を提
供すること。 【構成】 ITO膜2と透明絶縁膜であるIn2 O3 膜
3を膜成長方向に交互に、層状に積み重ねたこと。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、透明導電膜の改良に
かかり、さらに詳述すれば、透光性(可視光波長域で
の)が良好で、電気抵抗(以下単に「抵抗」という)が
小さく、大電流用電極として使用できるスズ添加酸化イ
ンジウム膜(以下「ITO膜」という)に関する。
かかり、さらに詳述すれば、透光性(可視光波長域で
の)が良好で、電気抵抗(以下単に「抵抗」という)が
小さく、大電流用電極として使用できるスズ添加酸化イ
ンジウム膜(以下「ITO膜」という)に関する。
【0002】
【従来の技術】ITO膜は、導電性が良好で、しかも可
視光波長域での透光性が良好のため、従来から各種のデ
ィスプレイ及び太陽電池の透明電極、熱反射ガラス、防
曇、防氷、帯電防止ガラス、電磁シールガラス等に利用
されている。酸化インジウム(In2 O3 )のイオン構
造は、図8に示すように格子定数が10.118オング
ストロームのbixbyite型体心立方晶であり、単位格子に
は16分子が含まれている。図8中、黒丸がインジウム
原子を表し、白丸は酸素原子を表わしている。また、破
線は酸素欠陥位置を表わし、ここを酸素原子が埋めれば
蛍石(CaF2 )構造になる。電子帯構造に関して説明
すれば、In2 O3 はエネルギーギャップが3.7eV
の絶縁体であり、価電子帯は酸素の2P状態からなり、
伝導帯はインジウムの5s及び5p状態からなるものと
思われる。ここで、酸化インジウムにスズを添加すると
伝導帯に電子が供給され、n型の導電性を示すようにな
り、低抵抗化する。
視光波長域での透光性が良好のため、従来から各種のデ
ィスプレイ及び太陽電池の透明電極、熱反射ガラス、防
曇、防氷、帯電防止ガラス、電磁シールガラス等に利用
されている。酸化インジウム(In2 O3 )のイオン構
造は、図8に示すように格子定数が10.118オング
ストロームのbixbyite型体心立方晶であり、単位格子に
は16分子が含まれている。図8中、黒丸がインジウム
原子を表し、白丸は酸素原子を表わしている。また、破
線は酸素欠陥位置を表わし、ここを酸素原子が埋めれば
蛍石(CaF2 )構造になる。電子帯構造に関して説明
すれば、In2 O3 はエネルギーギャップが3.7eV
の絶縁体であり、価電子帯は酸素の2P状態からなり、
伝導帯はインジウムの5s及び5p状態からなるものと
思われる。ここで、酸化インジウムにスズを添加すると
伝導帯に電子が供給され、n型の導電性を示すようにな
り、低抵抗化する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、現在使用さ
れているITO膜は、1,000オングストローム程度
の膜厚で、1×10-4Ω・cm程度の抵抗を有し、かなり
低抵抗であるが、膜厚が増大するにつれて、図9に示す
ように膜厚の増大と共に比抵抗が単調に増大するため、
大電流用電極に利用することが難かしかった。かかる事
情のため、透明導電膜の性能、殊に大電流に利用できる
低抵抗の透明導電膜の出現が望まれていた。そこで、こ
の発明は従来のITO膜におけるかかる難点を解消し、
透光性が良好で、しかも膜厚が増大しても低抵抗特性を
有する透明導電膜を提供しようとするものである。
れているITO膜は、1,000オングストローム程度
の膜厚で、1×10-4Ω・cm程度の抵抗を有し、かなり
低抵抗であるが、膜厚が増大するにつれて、図9に示す
ように膜厚の増大と共に比抵抗が単調に増大するため、
大電流用電極に利用することが難かしかった。かかる事
情のため、透明導電膜の性能、殊に大電流に利用できる
低抵抗の透明導電膜の出現が望まれていた。そこで、こ
の発明は従来のITO膜におけるかかる難点を解消し、
透光性が良好で、しかも膜厚が増大しても低抵抗特性を
有する透明導電膜を提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、以上の目
的を達成すべく種々研究を重ね、図8に示すIn2 O3
の結晶構造において、インジウムは酸素の約2/3のイ
オン半径しかないので無視し、さらに酸素欠陥も無視し
た模型を考えた場合、その稠密面は(100)であるこ
と。また、実用の際、ITO膜は非晶質であるガラス基
板上に製膜して使用されるため、基板からの静電ポテン
シャルは無視でき、稠密面を基板と平行にして成長する
のが理想と考えた。すなわち非晶質基板上でのITO膜
の理想的結晶配向は(100)であるとの考えに達し
た。そして(100)配向のITO膜は、電子構造すな
わち電気的光学的特性の面でも優れているものと予想さ
れ、実験事実もこのことを裏付けている。しかし、IT
O膜は厚膜化すると、膜厚が成長するにつれて成長初期
の2次元成長は3次元成長へ移行し、結晶配向も(10
0)から(211)に変化し、電気的光学的特性が劣化
する傾向があることを発見した。さらに、我々は2次元
成長が支配的で(100)配向している薄膜部のみを有
効に利用するため、透明絶縁膜とITO膜とを交互に積
み重ね、複合構造の多段積層にすれば、積層段数を増す
につれて比抵抗を小さく抑えられ、断面積を大きくする
ことが可能であり、全体として電気抵抗が低下し、大電
流用に供しうるとの知見に達し、本発明を完成すること
ができた。
的を達成すべく種々研究を重ね、図8に示すIn2 O3
の結晶構造において、インジウムは酸素の約2/3のイ
オン半径しかないので無視し、さらに酸素欠陥も無視し
た模型を考えた場合、その稠密面は(100)であるこ
と。また、実用の際、ITO膜は非晶質であるガラス基
板上に製膜して使用されるため、基板からの静電ポテン
シャルは無視でき、稠密面を基板と平行にして成長する
のが理想と考えた。すなわち非晶質基板上でのITO膜
の理想的結晶配向は(100)であるとの考えに達し
た。そして(100)配向のITO膜は、電子構造すな
わち電気的光学的特性の面でも優れているものと予想さ
れ、実験事実もこのことを裏付けている。しかし、IT
O膜は厚膜化すると、膜厚が成長するにつれて成長初期
の2次元成長は3次元成長へ移行し、結晶配向も(10
0)から(211)に変化し、電気的光学的特性が劣化
する傾向があることを発見した。さらに、我々は2次元
成長が支配的で(100)配向している薄膜部のみを有
効に利用するため、透明絶縁膜とITO膜とを交互に積
み重ね、複合構造の多段積層にすれば、積層段数を増す
につれて比抵抗を小さく抑えられ、断面積を大きくする
ことが可能であり、全体として電気抵抗が低下し、大電
流用に供しうるとの知見に達し、本発明を完成すること
ができた。
【0005】すなわち、本発明の透明導電膜は、ITO
膜と透明絶縁膜とを膜成長方向に交互に層状に積み重ね
たことを特徴とするものである。
膜と透明絶縁膜とを膜成長方向に交互に層状に積み重ね
たことを特徴とするものである。
【0006】
【作用】以上のように、スズ添加酸化インジウム透明導
電膜と透明絶縁膜を、膜成長方向に交互に層状に積層し
ているため、これらの透明膜はITO膜の2次元成長が
支配的な(100)に配向している。したがって、IT
O膜と透明絶縁膜は交互に積み重ねられ、比抵抗が小さ
く抑えられるとともに、断面積は大となり、透明導電膜
全体としての電気抵抗は大幅に低下する。
電膜と透明絶縁膜を、膜成長方向に交互に層状に積層し
ているため、これらの透明膜はITO膜の2次元成長が
支配的な(100)に配向している。したがって、IT
O膜と透明絶縁膜は交互に積み重ねられ、比抵抗が小さ
く抑えられるとともに、断面積は大となり、透明導電膜
全体としての電気抵抗は大幅に低下する。
【0007】
【実施例】以下、図面に基づいて、この発明の代表的な
実施例について説明する。 実施例1 図1は、この発明の第1の実施例の透明導電膜4の概略
構成を示す縦断面図である。図中1は、透明導電膜4の
ガラス基板であり、2はガラス基板上に1,000オン
グストローム厚に製膜したITO膜、3はITO膜2の
膜厚方向に1,000オングストローム厚に製膜させた
In2 O3 膜であり、透明導電膜4は上述したガラス基
板1上に、ITO膜2とIn2 O3 膜3を交互に層状に
5層に積層した複合構成の透明導電膜である。
実施例について説明する。 実施例1 図1は、この発明の第1の実施例の透明導電膜4の概略
構成を示す縦断面図である。図中1は、透明導電膜4の
ガラス基板であり、2はガラス基板上に1,000オン
グストローム厚に製膜したITO膜、3はITO膜2の
膜厚方向に1,000オングストローム厚に製膜させた
In2 O3 膜であり、透明導電膜4は上述したガラス基
板1上に、ITO膜2とIn2 O3 膜3を交互に層状に
5層に積層した複合構成の透明導電膜である。
【0008】この構成の透明導電膜4は、以下のように
して作製される。すなわち、まず、真空槽(以下単に
「槽」という)内に設けた基板ホルダー(図示せず)
に、ガラス基板1を保持しておき、SnO2 を5重量%
含むIn2 O3 焼結体をターゲット位置に取り付けた
後、槽内を一旦10-5Torr程度に排気した後、槽内
に活性ガスとして、O2 ガスを1%含むArガスをスパ
ッタガスとして導入し(ガス圧0.4パスカル)た後、
基板温度250℃、スパッタ電圧350Vで、反応性ス
パッタリングを行うと、ガラス基板1上に、1,000
オングストローム厚のITO膜2が形成される。次い
で、槽内を一旦曝気し、焼結体ターゲットを純粋のIn
2 O3 焼結体ターゲットに代え、上述したと同じスパッ
タ条件の下でITO膜2上に1,000オングストロー
ム厚のIn2 O3 膜3を製膜する。以上の工程を順次交
互に繰り返すことにより、上述した5層の複合構造の透
明導電膜4を形成させた。かくして得られた透明導電膜
4を実施例試料1と名付けることとする。
して作製される。すなわち、まず、真空槽(以下単に
「槽」という)内に設けた基板ホルダー(図示せず)
に、ガラス基板1を保持しておき、SnO2 を5重量%
含むIn2 O3 焼結体をターゲット位置に取り付けた
後、槽内を一旦10-5Torr程度に排気した後、槽内
に活性ガスとして、O2 ガスを1%含むArガスをスパ
ッタガスとして導入し(ガス圧0.4パスカル)た後、
基板温度250℃、スパッタ電圧350Vで、反応性ス
パッタリングを行うと、ガラス基板1上に、1,000
オングストローム厚のITO膜2が形成される。次い
で、槽内を一旦曝気し、焼結体ターゲットを純粋のIn
2 O3 焼結体ターゲットに代え、上述したと同じスパッ
タ条件の下でITO膜2上に1,000オングストロー
ム厚のIn2 O3 膜3を製膜する。以上の工程を順次交
互に繰り返すことにより、上述した5層の複合構造の透
明導電膜4を形成させた。かくして得られた透明導電膜
4を実施例試料1と名付けることとする。
【0009】実施例2 図2は、この発明の第2の実施例の透明導電膜5の概略
構成を示す縦断面図である。本実施例の透明導電膜5
は、ガラス基板1上に交互に積層されるITO膜2及び
In2 O3 膜3が3層構造にしたこと以外は、実施例1
と全く同じ構成になっている。また、その作製方法もI
TO膜2が2層及びIn2 O3 膜3が1層、交互に積層
される以外は実施例1の透明導電膜4と同様の工程にし
たがって形成される。 実施例3 図3は、この発明の第3の実施例の透明導電膜6の概略
構成を示す縦断面図である。本実施例の透明導電膜6
は、ガラス基板1上にITO膜2及びIn2 O3 膜3を
交互に層状7層に積み重ねた以外は、実施例1の透明導
電膜4と全く同じ構成になっている。また、その作製方
法も、ITO膜2が4層、In2 O3 膜3が3層、IT
O膜2及びIn2 O3 膜3が交互に積み重ねられ7層の
複合構造の透明導電膜に形成される以外は、実施例1の
透明導電膜4と同様の工程にしたがって製造される。
構成を示す縦断面図である。本実施例の透明導電膜5
は、ガラス基板1上に交互に積層されるITO膜2及び
In2 O3 膜3が3層構造にしたこと以外は、実施例1
と全く同じ構成になっている。また、その作製方法もI
TO膜2が2層及びIn2 O3 膜3が1層、交互に積層
される以外は実施例1の透明導電膜4と同様の工程にし
たがって形成される。 実施例3 図3は、この発明の第3の実施例の透明導電膜6の概略
構成を示す縦断面図である。本実施例の透明導電膜6
は、ガラス基板1上にITO膜2及びIn2 O3 膜3を
交互に層状7層に積み重ねた以外は、実施例1の透明導
電膜4と全く同じ構成になっている。また、その作製方
法も、ITO膜2が4層、In2 O3 膜3が3層、IT
O膜2及びIn2 O3 膜3が交互に積み重ねられ7層の
複合構造の透明導電膜に形成される以外は、実施例1の
透明導電膜4と同様の工程にしたがって製造される。
【0010】比較例1 次に、上述した各実施例の透明導電膜4、5、6との比
較のため、図4に示すごとき構成の透明導電膜7を作製
した。比較例の透明導電膜7は、ガラス基板1上に、
1,000オングストローム厚に製膜したITO膜2の
みで構成される単層構造の透明導電膜である。作製方法
は、実施例1と同様の真空槽内で、SnO2 を5重量%
含むIn2 O3 焼結体をターゲット位置に取付け実施例
1と同様のスパッタ条件にしたがって、ガラス基板1上
に1,000オングストローム厚にITO膜2を単層製
膜する。
較のため、図4に示すごとき構成の透明導電膜7を作製
した。比較例の透明導電膜7は、ガラス基板1上に、
1,000オングストローム厚に製膜したITO膜2の
みで構成される単層構造の透明導電膜である。作製方法
は、実施例1と同様の真空槽内で、SnO2 を5重量%
含むIn2 O3 焼結体をターゲット位置に取付け実施例
1と同様のスパッタ条件にしたがって、ガラス基板1上
に1,000オングストローム厚にITO膜2を単層製
膜する。
【0011】つぎに、以上の実施例1〜3及び比較例で
得られた透明導電膜4、5、6及び7の抵抗を調べるた
め、四端子法で、最上面のITO膜の比抵抗(Ω・cm)
を測定した。測定結果を示すと、図5のごとき特性図が
得られた。図5の横軸は各透明導電膜番号を、縦軸は比
抵抗を示す。図5の結果によれば、各透明導電膜4、
5、6、7の比抵抗はいずれも小さく抑えられており、
ITO膜の段数を増しても、比抵抗を小さく抑えたまま
断面積を大きくすることができ、全体として電気抵抗が
低下することが確認できた。また、透明導電膜の配向状
態を調べるため、代表例として透明導電膜4のX線回折
パターン像を調べたところ、図6に示すごとき回析パタ
ーン像が得られた。ただし図6の横軸はブラッグ反射角
(2θ)を、縦軸は回折強度を、カウント/秒(cp
s)をキロ単位で示したものである。図6中のピーク回
折パターンの反射信号が顕著な部分が膜の配向方向を示
しており、これは、In2 O3 粉末のX線回折パターン
像と比較すれば、図7のごとき結果が得られる。すなわ
ち、透明導電膜4の回折パターンは、In2 O3 粉末の
X線回折パターン像に比べて、(400)面からの反射
信号が顕著であることが判る。したがって、透明導電膜
4のITO膜はガラス基板面に対して(100)配向し
ていることは明らかである。以上の実施例においては、
透明絶縁膜は、In2 O3 膜を用いた場合についてのみ
説明したが、本発明は透明絶縁膜をIn2 O3 膜とする
場合に限られるものではなく、SiNや、SiO2 な
ど、他の透明絶縁膜でも、実施例1〜3と同様にして用
いることができる。
得られた透明導電膜4、5、6及び7の抵抗を調べるた
め、四端子法で、最上面のITO膜の比抵抗(Ω・cm)
を測定した。測定結果を示すと、図5のごとき特性図が
得られた。図5の横軸は各透明導電膜番号を、縦軸は比
抵抗を示す。図5の結果によれば、各透明導電膜4、
5、6、7の比抵抗はいずれも小さく抑えられており、
ITO膜の段数を増しても、比抵抗を小さく抑えたまま
断面積を大きくすることができ、全体として電気抵抗が
低下することが確認できた。また、透明導電膜の配向状
態を調べるため、代表例として透明導電膜4のX線回折
パターン像を調べたところ、図6に示すごとき回析パタ
ーン像が得られた。ただし図6の横軸はブラッグ反射角
(2θ)を、縦軸は回折強度を、カウント/秒(cp
s)をキロ単位で示したものである。図6中のピーク回
折パターンの反射信号が顕著な部分が膜の配向方向を示
しており、これは、In2 O3 粉末のX線回折パターン
像と比較すれば、図7のごとき結果が得られる。すなわ
ち、透明導電膜4の回折パターンは、In2 O3 粉末の
X線回折パターン像に比べて、(400)面からの反射
信号が顕著であることが判る。したがって、透明導電膜
4のITO膜はガラス基板面に対して(100)配向し
ていることは明らかである。以上の実施例においては、
透明絶縁膜は、In2 O3 膜を用いた場合についてのみ
説明したが、本発明は透明絶縁膜をIn2 O3 膜とする
場合に限られるものではなく、SiNや、SiO2 な
ど、他の透明絶縁膜でも、実施例1〜3と同様にして用
いることができる。
【0012】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明にかかる透明導電膜は、ITO膜と、透明絶縁膜と
を、膜成形方向に交互に層状に積み重ねた複合構造にな
っているから、透光性と共に、電気抵抗の小さなITO
薄膜が透明絶縁膜を介して積層されているため、断面積
が大となっているため、比抵抗が小さく、大電流用の透
明電極として使用することが可能であり、各分野の透明
導電用の電子材料として広汎な利用が可能である。
明にかかる透明導電膜は、ITO膜と、透明絶縁膜と
を、膜成形方向に交互に層状に積み重ねた複合構造にな
っているから、透光性と共に、電気抵抗の小さなITO
薄膜が透明絶縁膜を介して積層されているため、断面積
が大となっているため、比抵抗が小さく、大電流用の透
明電極として使用することが可能であり、各分野の透明
導電用の電子材料として広汎な利用が可能である。
【図1】この発明の第1の実施例の透明導電膜の概略構
成を示す縦断面図である。
成を示す縦断面図である。
【図2】この発明の第2の実施例の透明導電膜の概略構
成を示す縦断面図である。
成を示す縦断面図である。
【図3】この発明の第3の実施例の透明導電膜の概略構
成を示す縦断面図である。
成を示す縦断面図である。
【図4】この発明の比較例の透明導電膜の概略構成を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図5】第1、第2、第3の実施例の透明導電膜及び比
較例の透明導電膜と比抵抗の関係を示す特性図である。
較例の透明導電膜と比抵抗の関係を示す特性図である。
【図6】第1の実施例の透明導電膜のX線回折パターン
である。
である。
【図7】第1の実施例の透明導電膜と、In2 O3 粉末
のX線回折パターンの配向性の比較図である。
のX線回折パターンの配向性の比較図である。
【図8】In2 O3 の結晶構造モデル図である。
【図9】ITO膜の膜厚と比抵抗の関係を示す特性図で
ある。
ある。
1 ガラス基板 2 ITO膜 3 In2 O3 膜 4,5,6 透明導電膜(本発明) 7 透明導電膜(比較例)
Claims (1)
- 【請求項1】 スズ添加酸化インジウム透明導電膜と透
明絶縁膜とを、膜成長方向に交互に層状に積み重ねて成
ることを特徴とする透明導電膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21489392A JP3338085B2 (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 透明導電膜 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21489392A JP3338085B2 (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 透明導電膜 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0660723A true JPH0660723A (ja) | 1994-03-04 |
JP3338085B2 JP3338085B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=16663311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21489392A Expired - Fee Related JP3338085B2 (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 透明導電膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3338085B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002528847A (ja) * | 1997-07-08 | 2002-09-03 | プラッツ、カール−オットー | 電気デバイス、電気装置または照明デバイス |
JP2010123577A (ja) * | 1997-07-08 | 2010-06-03 | Karl-Otto Platz | 電気デバイス、電気装置または照明デバイス |
-
1992
- 1992-08-12 JP JP21489392A patent/JP3338085B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002528847A (ja) * | 1997-07-08 | 2002-09-03 | プラッツ、カール−オットー | 電気デバイス、電気装置または照明デバイス |
JP2010123577A (ja) * | 1997-07-08 | 2010-06-03 | Karl-Otto Platz | 電気デバイス、電気装置または照明デバイス |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3338085B2 (ja) | 2002-10-28 |
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