JPH08227614A - 亜鉛−インジウム酸化物を含む透明導電体及び薄膜の作製方法 - Google Patents
亜鉛−インジウム酸化物を含む透明導電体及び薄膜の作製方法Info
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- JPH08227614A JPH08227614A JP7287751A JP28775195A JPH08227614A JP H08227614 A JPH08227614 A JP H08227614A JP 7287751 A JP7287751 A JP 7287751A JP 28775195 A JP28775195 A JP 28775195A JP H08227614 A JPH08227614 A JP H08227614A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は亜鉛−インジウム酸化物を含む透明
導電体及び薄膜の作製方法を提供する。 【解決手段】 出願人はＩｎが金属元素の４０〜７５％
である異原子価材料をドープした亜鉛−インジウム酸化
物では、可視及び赤外の両方で透明性を増したまま、現
在用いられている広禁制帯半導体と同程度の導電率が得
られることを、発見した。材料は少量のたとえば四価原
子のような異原子価ドーパントにより、１ｍΩ−ｃｍ以
下の抵抗率にドープできる。それはガラス基板上に、ア
モルファス及び多結晶薄膜として堆積できる。
導電体及び薄膜の作製方法を提供する。 【解決手段】 出願人はＩｎが金属元素の４０〜７５％
である異原子価材料をドープした亜鉛−インジウム酸化
物では、可視及び赤外の両方で透明性を増したまま、現
在用いられている広禁制帯半導体と同程度の導電率が得
られることを、発見した。材料は少量のたとえば四価原
子のような異原子価ドーパントにより、１ｍΩ−ｃｍ以
下の抵抗率にドープできる。それはガラス基板上に、ア
モルファス及び多結晶薄膜として堆積できる。
Description
【０００１】本発明の分野 本発明は導電性材料、具体的にはＩｎが金属元素の４０
〜７５原子％である亜鉛−インジウム酸化物を含む導電
性材料に係る。これらの材料は、異原子価ドーパントを
ドープした時、透明状態で導電性を示す。
〜７５原子％である亜鉛−インジウム酸化物を含む導電
性材料に係る。これらの材料は、異原子価ドーパントを
ドープした時、透明状態で導電性を示す。
【０００２】本発明の背景 わずか一握りの材料が、導電性と光学的透明性の非常に
有用な組合せを示す。最も初期に用いられた材料は、光
電気セル上の電極として用いられた金、銀及び白金の薄
膜であった。スズ酸化物被膜を含む広禁制帯半導体透明
電極は、第二次世界大戦中使用されるようになり（ネサ
ガラス）、インジウム酸化物被膜は１９７０年代に市販
されるようになった。ジー・ハッケ（Ｇ．Ｈａａｃｋ
ｅ）“透明導電性被膜”７アニュアル・レビュー・マテ
リアル・サイエンス（Ａnn．Ｒev．Ｍater. Ｓci. ）７
３〜９３（１９７７）を参照のこと。
有用な組合せを示す。最も初期に用いられた材料は、光
電気セル上の電極として用いられた金、銀及び白金の薄
膜であった。スズ酸化物被膜を含む広禁制帯半導体透明
電極は、第二次世界大戦中使用されるようになり（ネサ
ガラス）、インジウム酸化物被膜は１９７０年代に市販
されるようになった。ジー・ハッケ（Ｇ．Ｈａａｃｋ
ｅ）“透明導電性被膜”７アニュアル・レビュー・マテ
リアル・サイエンス（Ａnn．Ｒev．Ｍater. Ｓci. ）７
３〜９３（１９７７）を参照のこと。
【０００３】透明導電性材料は視覚伝達デバイス中の重
要な要素で、他の多くの用途で有用である。たとえば、
最近の液晶表示において、透明電極のアレイは表示要素
あるいは励起すべき画素すら、規定する。更に、透明導
電体は器械パネル上の静電防止被膜、航空機の窓上の加
熱要素及び太陽電池上の電極として、使用できる。その
ような材料はまた、窓上の熱保持及び紫外光遮断被膜と
しても、有用である。
要な要素で、他の多くの用途で有用である。たとえば、
最近の液晶表示において、透明電極のアレイは表示要素
あるいは励起すべき画素すら、規定する。更に、透明導
電体は器械パネル上の静電防止被膜、航空機の窓上の加
熱要素及び太陽電池上の電極として、使用できる。その
ような材料はまた、窓上の熱保持及び紫外光遮断被膜と
しても、有用である。
【０００４】現在入手できる導電性材料の１つの難点
は、狭い透過スペクトルである。それらは可視スペクト
ル中の青い光を吸収する傾向があり、あるものは赤い光
すら吸収する傾向がある。たとえば、高導電性のためイ
ンジウム・スズ酸化物は広く用いられているが、青い光
を吸収する傾向があり、その結果、黄色又は緑にみえ
る。そのような吸収のため、高いパワーレベルを必要と
し、色の選択が制限され、全色フラットパネル表示の開
発に障害になっている。現在知られている透明電極材料
は、電磁スペクトルの赤外部分に吸収帯をもつ。赤外で
透明な導電性材料は、たとえば９８０ｎｍ、１．３μｍ
又は１．５μｍで動作する面発光レーザのような、これ
らの波長で発光するデバイスにも、有用である。
は、狭い透過スペクトルである。それらは可視スペクト
ル中の青い光を吸収する傾向があり、あるものは赤い光
すら吸収する傾向がある。たとえば、高導電性のためイ
ンジウム・スズ酸化物は広く用いられているが、青い光
を吸収する傾向があり、その結果、黄色又は緑にみえ
る。そのような吸収のため、高いパワーレベルを必要と
し、色の選択が制限され、全色フラットパネル表示の開
発に障害になっている。現在知られている透明電極材料
は、電磁スペクトルの赤外部分に吸収帯をもつ。赤外で
透明な導電性材料は、たとえば９８０ｎｍ、１．３μｍ
又は１．５μｍで動作する面発光レーザのような、これ
らの波長で発光するデバイスにも、有用である。
【０００５】本発明の要約 出願人はＩｎが金属元素の４０〜７５原子％である亜鉛
−インジウム酸化物は、透明導電性材料で、異原子価に
ドープした時、それは高い透明性を示したまま、現在用
いられている広禁制帯半導体と同程度の導電性を生じる
ことを、発見した。材料は四価原子のような異原子価ド
ーパントを少量ドープすることにより、６００μΩ−ｃ
ｍより低い抵抗率にできる。それは可視及び赤外スペク
トルのほとんどの部分で、透明である。
−インジウム酸化物は、透明導電性材料で、異原子価に
ドープした時、それは高い透明性を示したまま、現在用
いられている広禁制帯半導体と同程度の導電性を生じる
ことを、発見した。材料は四価原子のような異原子価ド
ーパントを少量ドープすることにより、６００μΩ−ｃ
ｍより低い抵抗率にできる。それは可視及び赤外スペク
トルのほとんどの部分で、透明である。
【０００６】詳細な記述 出願人はインジウムが金属元素の４０〜７５原子％であ
る亜鉛−インジウム酸化物を含む材料組成を、発見し
た。組成は透明導電性材料として有用で、特にガラス、
プラスチック又は半導体の透明な基板のような基板上に
配置された材料の層を含むデバイス中で、有用である。
材料は亜鉛（＋２）又はインジウム（＋３）とは異なる
原子価を有する異原子価材料を、ドープするのが有利で
ある。ドーピング材料は四価材料が、好ましい。組成及
び新しい材料を用いた材料は、１ｍΩ−ｃｍより小さい
抵抗率に、異原子価材料でドープするのが有利である。
インジウムの代りに３以上の原子価を有する材料で置き
かえ、Ｚｎx （Ｉｎ2-y Ｍy) z を生成させることが可
能である。ここで、２Ｚは金属元素の４０〜７５原子％
で、０．００５≦ｙ≦０．４である。２以上の原子価を
有する材料Ｍを、亜鉛の代りに置きかえ、Ｚｎ1-w Ｍw
Ｉｎy 酸化物を生成させることは、可能である。ここ
で、ｙは金属元素の４０〜７５原子％で、０．００５≦
ｗ≦０．４である。加えて、同時にＺｎを２以上の原子
価を有する材料で、Ｉｎを３以上の原子価を有する材料
Ｍ′で置きかえ、Ｚｎx-w Ｍw （Ｉｎ2-y Ｍ′y ) 酸化
物を生成させることが、可能である。ここで、２／（ｘ
＋２）は金属元素の４０〜７５原子％である。以下で述
べるように作成した亜鉛−インジウム酸化物セラミック
試料を用いた一連の実験により、０．１≦ｘ≦０．３で
ある組成Ｚｎ2.5 Ｉｎ2-x Ｓｎx Ｏｙを有するセラミッ
ク・ターゲットから作成した薄膜は、最適な特性を有す
ることが、確認された。更に、Ｚｎ2.5 Ｉｎ1.7 Ｓｎ.3
ＯｙのターゲットはＺｎ1.4 Ｉｎ1.7 Ｓｎ.3Ｏｙの組成
を有する０．５ミクロン厚の薄膜を生じることが、確認
された。導電性にドープした亜鉛−インジウム酸化物を
作成する方法は、以下の例を考えることにより、理解で
きる。
る亜鉛−インジウム酸化物を含む材料組成を、発見し
た。組成は透明導電性材料として有用で、特にガラス、
プラスチック又は半導体の透明な基板のような基板上に
配置された材料の層を含むデバイス中で、有用である。
材料は亜鉛（＋２）又はインジウム（＋３）とは異なる
原子価を有する異原子価材料を、ドープするのが有利で
ある。ドーピング材料は四価材料が、好ましい。組成及
び新しい材料を用いた材料は、１ｍΩ−ｃｍより小さい
抵抗率に、異原子価材料でドープするのが有利である。
インジウムの代りに３以上の原子価を有する材料で置き
かえ、Ｚｎx （Ｉｎ2-y Ｍy) z を生成させることが可
能である。ここで、２Ｚは金属元素の４０〜７５原子％
で、０．００５≦ｙ≦０．４である。２以上の原子価を
有する材料Ｍを、亜鉛の代りに置きかえ、Ｚｎ1-w Ｍw
Ｉｎy 酸化物を生成させることは、可能である。ここ
で、ｙは金属元素の４０〜７５原子％で、０．００５≦
ｗ≦０．４である。加えて、同時にＺｎを２以上の原子
価を有する材料で、Ｉｎを３以上の原子価を有する材料
Ｍ′で置きかえ、Ｚｎx-w Ｍw （Ｉｎ2-y Ｍ′y ) 酸化
物を生成させることが、可能である。ここで、２／（ｘ
＋２）は金属元素の４０〜７５原子％である。以下で述
べるように作成した亜鉛−インジウム酸化物セラミック
試料を用いた一連の実験により、０．１≦ｘ≦０．３で
ある組成Ｚｎ2.5 Ｉｎ2-x Ｓｎx Ｏｙを有するセラミッ
ク・ターゲットから作成した薄膜は、最適な特性を有す
ることが、確認された。更に、Ｚｎ2.5 Ｉｎ1.7 Ｓｎ.3
ＯｙのターゲットはＺｎ1.4 Ｉｎ1.7 Ｓｎ.3Ｏｙの組成
を有する０．５ミクロン厚の薄膜を生じることが、確認
された。導電性にドープした亜鉛−インジウム酸化物を
作成する方法は、以下の例を考えることにより、理解で
きる。
【０００７】例１ 粉末亜鉛酸化物、ＺｎＯ、インジウム酸化物、Ｉｎ2 Ｏ
3 及びスズ酸化物ＳｎＯ2 を計量し、ｏ≦ｘ≦０．３で
あるＺｎ2.5 Ｉｎ2-x Ｓｎx Ｏｙに適当なモル比を生じ
るようにする。たとえば、全重量５グラムのＺｎ2.5 Ｉ
ｎ1.7 Ｓｎ3 Ｏｙの試料の場合、２．０８９９グラムの
ＺｎＯ、２．４３４８グラムのＩｎ2 Ｏ3 及び０．４６
６４グラムのＳｎＯ2 を用いる。粉末は混合し、機械的
乳ばち中でひき、よく混合し、粉末粒子を接触させるた
め、最低５分間すりつぶす。混合した粉末はカバーを有
する高密度酸化アルミニウムるつぼ中に移し、空気中で
最初１２〜１５時間、１１００℃で加熱する。次に、得
られた粉末は再び機械的にひき、再びカバーのある酸化
アルミニウムるつぼ中に入れ、空気中で１２〜１５時
間、１２００℃で加熱する。３回ひいた後、標準的な鉄
製鋳型中で（典型的な場合、半インチ径のペレットの場
合、３０００ポンドの負荷で）加圧する。次に、ペレッ
トを１３００℃において空気中で、１６時間までの時間
加熱する。ペレットは典型的な場合、ペレット燃焼工程
中、カバーされた酸化アルミニウムるつぼ内で、それ自
身の粉末の中に埋め込まれる。この加熱工程後、ペレッ
トは炉の自然の冷却速度で冷却する。この場合、約３時
間で３００℃に達する。この温度で、ペレットを炉から
とり出す。便利であるため、空気を最初のプロセス工程
の雰囲気として、選んだ。酸化物の蒸発を防止するため
の予防として、カバーをるつぼ上に置くが、ここで述べ
た条件下では、蒸発は観測されなかった。これらの処理
の時間は、出発材料の反応しやすさ及び粉にひく操作に
依存すると、予想される。たとえばスパッタリング又は
レーザ削摩用のセラミックターゲットを作成する際、同
様に満足のいく結果を得るには、より短い時間が期待さ
れる。
3 及びスズ酸化物ＳｎＯ2 を計量し、ｏ≦ｘ≦０．３で
あるＺｎ2.5 Ｉｎ2-x Ｓｎx Ｏｙに適当なモル比を生じ
るようにする。たとえば、全重量５グラムのＺｎ2.5 Ｉ
ｎ1.7 Ｓｎ3 Ｏｙの試料の場合、２．０８９９グラムの
ＺｎＯ、２．４３４８グラムのＩｎ2 Ｏ3 及び０．４６
６４グラムのＳｎＯ2 を用いる。粉末は混合し、機械的
乳ばち中でひき、よく混合し、粉末粒子を接触させるた
め、最低５分間すりつぶす。混合した粉末はカバーを有
する高密度酸化アルミニウムるつぼ中に移し、空気中で
最初１２〜１５時間、１１００℃で加熱する。次に、得
られた粉末は再び機械的にひき、再びカバーのある酸化
アルミニウムるつぼ中に入れ、空気中で１２〜１５時
間、１２００℃で加熱する。３回ひいた後、標準的な鉄
製鋳型中で（典型的な場合、半インチ径のペレットの場
合、３０００ポンドの負荷で）加圧する。次に、ペレッ
トを１３００℃において空気中で、１６時間までの時間
加熱する。ペレットは典型的な場合、ペレット燃焼工程
中、カバーされた酸化アルミニウムるつぼ内で、それ自
身の粉末の中に埋め込まれる。この加熱工程後、ペレッ
トは炉の自然の冷却速度で冷却する。この場合、約３時
間で３００℃に達する。この温度で、ペレットを炉から
とり出す。便利であるため、空気を最初のプロセス工程
の雰囲気として、選んだ。酸化物の蒸発を防止するため
の予防として、カバーをるつぼ上に置くが、ここで述べ
た条件下では、蒸発は観測されなかった。これらの処理
の時間は、出発材料の反応しやすさ及び粉にひく操作に
依存すると、予想される。たとえばスパッタリング又は
レーザ削摩用のセラミックターゲットを作成する際、同
様に満足のいく結果を得るには、より短い時間が期待さ
れる。
【０００８】空気中での燃焼後、バルク材料はその最適
な導電状態にはない。導電性を改善するために、更に処
理することが有利である。この処理において、セラミッ
ク管炉中のＮ2 が流れる（約１００ｃｃ／分、Ｎ2 、典
型的な場合約５０〜１００ｐｐｍＯ2 ）中で、１２００
℃における１０〜１２時間の加熱が用いられ、ペレット
は再び炉の自然な冷却速度で、冷却される。この工程で
はカバーされた酸化アルミニウムるつぼ及びペレット用
の粉末ベッドは、必ずしも必要ない。ペレットはＮ2 処
理により、良好な導電性を示す。
な導電状態にはない。導電性を改善するために、更に処
理することが有利である。この処理において、セラミッ
ク管炉中のＮ2 が流れる（約１００ｃｃ／分、Ｎ2 、典
型的な場合約５０〜１００ｐｐｍＯ2 ）中で、１２００
℃における１０〜１２時間の加熱が用いられ、ペレット
は再び炉の自然な冷却速度で、冷却される。この工程で
はカバーされた酸化アルミニウムるつぼ及びペレット用
の粉末ベッドは、必ずしも必要ない。ペレットはＮ2 処
理により、良好な導電性を示す。
【０００９】例２ 空気中での燃焼の後、Ｎ2 ではなく窒素−水素（１５モ
ルパーセント水素）雰囲気中で、１２００℃ではなく４
００℃の温度で、１時間、ペレットを加熱することを除
き、例１で述べたプロセス条件を用いる。
ルパーセント水素）雰囲気中で、１２００℃ではなく４
００℃の温度で、１時間、ペレットを加熱することを除
き、例１で述べたプロセス条件を用いる。
【００１０】例３ Ｚｎ2.5-x Ａｌx Ｉｎ2 Ｏｙを生じるように、ＺｎＯ、
Ａｌ2 Ｏ3 及びＩｎ2O3 を適切なモル比にし、例１及び
２のプロセス条件を、用いた。たとえば、全体で８グラ
ムのＺｎ2.3 Ａｌ.2Ｉｎ2 Ｏｙの場合、３．１５２１グ
ラムのＺｎＯ、０．１７１７グラムのＡｌ2 Ｏ3 、４．
６７６２グラムのＩｎ2 Ｏ3 を用いる。
Ａｌ2 Ｏ3 及びＩｎ2O3 を適切なモル比にし、例１及び
２のプロセス条件を、用いた。たとえば、全体で８グラ
ムのＺｎ2.3 Ａｌ.2Ｉｎ2 Ｏｙの場合、３．１５２１グ
ラムのＺｎＯ、０．１７１７グラムのＡｌ2 Ｏ3 、４．
６７６２グラムのＩｎ2 Ｏ3 を用いる。
【００１１】例４ Ｚｎ2.5-x Ｇａx Ｉｎ2 Ｏｙを生じるように、ＺｎＯ、
Ｇａ2 Ｏ3 及びＩｎ2Ｏ3 を適切なモル比で混合し、例
１及び２のプロセス条件を用いた。たとえば、全体で８
グラムのＺｎ2.3 Ｇａ.2Ｉｎ2 Ｏｙの場合、３．０９６
４グラムのＺｎＯ、０．３１０１グラムのＧａ2 Ｏ3 及
び４．５９３５グラムのＩｎ2 Ｏ3 を用いる。
Ｇａ2 Ｏ3 及びＩｎ2Ｏ3 を適切なモル比で混合し、例
１及び２のプロセス条件を用いた。たとえば、全体で８
グラムのＺｎ2.3 Ｇａ.2Ｉｎ2 Ｏｙの場合、３．０９６
４グラムのＺｎＯ、０．３１０１グラムのＧａ2 Ｏ3 及
び４．５９３５グラムのＩｎ2 Ｏ3 を用いる。
【００１２】例５ Ｚｎ2.5-x Ｇａx Ｉｎ2 Ｏｙを生じるように、ＺｎＯ、
ＧｅＯ2 及びＩｎ2 Ｏ3 を適切なモル比で混合し、例１
及び２で述べたプロセスを用いた。たとえば、全体で８
グラムのＺｎ2.3 Ｇｅ.2Ｉｎ2 Ｏｙの場合、３．０８２
５グラムのＺｎＯ、０．３４４５グラムのＧｅＯ2 及び
４．５７２９グラムのＩｎ2 Ｏ3 を用いる。
ＧｅＯ2 及びＩｎ2 Ｏ3 を適切なモル比で混合し、例１
及び２で述べたプロセスを用いた。たとえば、全体で８
グラムのＺｎ2.3 Ｇｅ.2Ｉｎ2 Ｏｙの場合、３．０８２
５グラムのＺｎＯ、０．３４４５グラムのＧｅＯ2 及び
４．５７２９グラムのＩｎ2 Ｏ3 を用いる。
【００１３】亜鉛−インジウム酸化物の基本的な用途
は、ガラス、半導体又はプラスチックのような基板上
に、透明な被膜を、形成することと考えられる。たとえ
ば、０．４５μｍないし１．５μｍの任意の波長の光
を、材料が透過できるため、それは窓、太陽電池又は表
示デバイス用の被覆材料として、有用である。そのよう
な被覆された基板によって、紫外光を反射したまま、可
視及び赤外光を選択的に入射させることが、可能にな
る。図１は導電性にドープされた亜鉛−インジウム酸化
物を含む薄い層３１で被覆されたガラスのような基板３
０の、概略断面図である。被膜は典型的な場合、０．１
μｍないし１μｍの範囲の厚さを有する薄い連続したア
モルファス又は多結晶層の形が、好ましい。基板３０を
被覆する方法は、以下の例を考えると、理解できる。
は、ガラス、半導体又はプラスチックのような基板上
に、透明な被膜を、形成することと考えられる。たとえ
ば、０．４５μｍないし１．５μｍの任意の波長の光
を、材料が透過できるため、それは窓、太陽電池又は表
示デバイス用の被覆材料として、有用である。そのよう
な被覆された基板によって、紫外光を反射したまま、可
視及び赤外光を選択的に入射させることが、可能にな
る。図１は導電性にドープされた亜鉛−インジウム酸化
物を含む薄い層３１で被覆されたガラスのような基板３
０の、概略断面図である。被膜は典型的な場合、０．１
μｍないし１μｍの範囲の厚さを有する薄い連続したア
モルファス又は多結晶層の形が、好ましい。基板３０を
被覆する方法は、以下の例を考えると、理解できる。
【００１４】例６（レーザ削摩による堆積） 加圧したＺｎ2.5 Ｉｎ1.7 Ｓｎ.3Ｏｘペレットを、パル
スレーザ堆積真空容器のターゲットホルダ中に置き、ガ
ラス質の基板を、ターゲットに面し、ターゲットから約
８ｃｍの所に置かれた加熱可能な基板ホルダー上に、マ
ウントした。容器は１−１０×１０-7Ｔｏｒｒの基本圧
に排気し、１ｍＴｏｒｒの酸素を容器中に注いだ。基板
を２５０℃に加熱し、次に１０Ｈｚのくり返しパルス
で、２４８ｎｍで動作するＫｒＦエキシマレーザからの
パルスを、ターゲットに照射した。ターゲット上のレー
ザのエネルギー密度は、１〜４Ｊ／ｃｍ2 であった。堆
積速度は毎時１０００〜２０００オングストロームであ
った。数千オングストロームの成長後、容器を再び排気
し、基板を室温まで冷却した。その後容器からとり出し
た薄膜は肉眼に透明で、良好な導電性すなわち５００μ
Ω−ｃｍもの低い抵抗率を有した。ラザフォード後方散
乱により決められた薄膜組成は、Ｚｎ0.7 （Ｉｎ1.7 Ｓ
ｎ.3)0.5Ｏｙであった。図２はパルスレーザ堆積及びス
パッタリングにより堆積させたいくつかの異なるように
スズドープした亜鉛−インジウム酸化物の導電率を示す
図である。図において、横軸は（Ｉｎ＋Ｓｎ）含有量に
対する亜鉛含有量の薄膜中の比である。
スレーザ堆積真空容器のターゲットホルダ中に置き、ガ
ラス質の基板を、ターゲットに面し、ターゲットから約
８ｃｍの所に置かれた加熱可能な基板ホルダー上に、マ
ウントした。容器は１−１０×１０-7Ｔｏｒｒの基本圧
に排気し、１ｍＴｏｒｒの酸素を容器中に注いだ。基板
を２５０℃に加熱し、次に１０Ｈｚのくり返しパルス
で、２４８ｎｍで動作するＫｒＦエキシマレーザからの
パルスを、ターゲットに照射した。ターゲット上のレー
ザのエネルギー密度は、１〜４Ｊ／ｃｍ2 であった。堆
積速度は毎時１０００〜２０００オングストロームであ
った。数千オングストロームの成長後、容器を再び排気
し、基板を室温まで冷却した。その後容器からとり出し
た薄膜は肉眼に透明で、良好な導電性すなわち５００μ
Ω−ｃｍもの低い抵抗率を有した。ラザフォード後方散
乱により決められた薄膜組成は、Ｚｎ0.7 （Ｉｎ1.7 Ｓ
ｎ.3)0.5Ｏｙであった。図２はパルスレーザ堆積及びス
パッタリングにより堆積させたいくつかの異なるように
スズドープした亜鉛−インジウム酸化物の導電率を示す
図である。図において、横軸は（Ｉｎ＋Ｓｎ）含有量に
対する亜鉛含有量の薄膜中の比である。
【００１５】例７（スパッタリングによる堆積） スズドープ亜鉛−インジウム酸化物Ｚｎ2.5 Ｉｎ1.7 Ｓ
ｎ0.3 Ｏx の加圧したペレットを、ｄｃマグネトロンス
パッタ堆積容器のターゲットホルダ中に置いた。コーニ
ングガラス及びガラス質石英基板を、２つの形態を、タ
ーゲットの近くに置いた（１）ターゲット直下に軸をあ
わせた形態、（２）スパッタリングガンの端部から約
０．５〜２．０ｃｍのプラズマ柱の外に、軸をずらした
形態である。容器は排気し、４〜２０ｍＴｏｒｒのアル
ゴン−酸素混合物（１５−１の比）から成るスパッタリ
ングガスを導入した。基板を２５０℃〜５００℃に加熱
した。薄膜組成は３５０℃ではＺｎ1 Ｉｎ1.7 Ｓｎ0.3
Ｏx で、４５０℃ではＺｎ1. 2 Ｉｎ1.7 Ｓｎ0.3 Ｏx で
あった。次に、３５０Ｖのｄｃ電圧、０．７８Ａの電流
及び２５ワットのパワーで動作するスパッタガン（ＵＳ
１″マグネトロン源）で、ターゲットを照射した。成長
速度は軸のあった形態て１時間当り約１．３μｍ、軸を
ずらした形態で、１時間当り、．２５ないし０．５μｍ
であった。３８０μΩもの低い薄膜抵抗率が、４５０℃
で堆積させた薄膜で得られた。
ｎ0.3 Ｏx の加圧したペレットを、ｄｃマグネトロンス
パッタ堆積容器のターゲットホルダ中に置いた。コーニ
ングガラス及びガラス質石英基板を、２つの形態を、タ
ーゲットの近くに置いた（１）ターゲット直下に軸をあ
わせた形態、（２）スパッタリングガンの端部から約
０．５〜２．０ｃｍのプラズマ柱の外に、軸をずらした
形態である。容器は排気し、４〜２０ｍＴｏｒｒのアル
ゴン−酸素混合物（１５−１の比）から成るスパッタリ
ングガスを導入した。基板を２５０℃〜５００℃に加熱
した。薄膜組成は３５０℃ではＺｎ1 Ｉｎ1.7 Ｓｎ0.3
Ｏx で、４５０℃ではＺｎ1. 2 Ｉｎ1.7 Ｓｎ0.3 Ｏx で
あった。次に、３５０Ｖのｄｃ電圧、０．７８Ａの電流
及び２５ワットのパワーで動作するスパッタガン（ＵＳ
１″マグネトロン源）で、ターゲットを照射した。成長
速度は軸のあった形態て１時間当り約１．３μｍ、軸を
ずらした形態で、１時間当り、．２５ないし０．５μｍ
であった。３８０μΩもの低い薄膜抵抗率が、４５０℃
で堆積させた薄膜で得られた。
【００１６】図３は従来のＩＴＯ（曲線２）と比較し
て、導電性にドープした亜鉛−インジウム酸化物（曲線
１）の吸収スペクトルを、グラフで示したものである。
図からわかるように、亜鉛−インジウム酸化物薄膜は、
可視スペクトル（約４００ないし７００ｎｍ）に渡っ
て、一様に小さな吸収を示す。
て、導電性にドープした亜鉛−インジウム酸化物（曲線
１）の吸収スペクトルを、グラフで示したものである。
図からわかるように、亜鉛−インジウム酸化物薄膜は、
可視スペクトル（約４００ないし７００ｎｍ）に渡っ
て、一様に小さな吸収を示す。
【００１７】亜鉛−インジウム酸化物被覆基板の重要な
用途の１つは、液晶表示のような透明電極を用いたフラ
ットパネル表示デバイス中での使用である。亜鉛−イン
ジウム酸化物から成る電極は、透明性が増し、特に可視
の青領域で増す。図４は能動マトリクス液晶表示デバイ
ス（ＡＭＬＣＤ）の一部を、概略的に示したもので、図
１の製品が改善されたフラットパネル表示を作るため
に、どのように用いられるかを示す。要するに、ＡＭＬ
ＣＤは透明共通電極５０及びトランジスタ５１のアレイ
の間に配置された液晶媒体（図示されていない）及び共
通基板３０上に配置された局所電極５２（好ましくは画
素）を含む。各局所電極は付随した蓄積容量５３に接続
された付随したトランジスタ５１により、スイッチされ
る。トランジスタ５１はそれにより各局所電極５２上の
電圧の状態を制御し、周知の原理に従って、画素寸法の
液晶領域の光学的状態を、制御する。
用途の１つは、液晶表示のような透明電極を用いたフラ
ットパネル表示デバイス中での使用である。亜鉛−イン
ジウム酸化物から成る電極は、透明性が増し、特に可視
の青領域で増す。図４は能動マトリクス液晶表示デバイ
ス（ＡＭＬＣＤ）の一部を、概略的に示したもので、図
１の製品が改善されたフラットパネル表示を作るため
に、どのように用いられるかを示す。要するに、ＡＭＬ
ＣＤは透明共通電極５０及びトランジスタ５１のアレイ
の間に配置された液晶媒体（図示されていない）及び共
通基板３０上に配置された局所電極５２（好ましくは画
素）を含む。各局所電極は付随した蓄積容量５３に接続
された付随したトランジスタ５１により、スイッチされ
る。トランジスタ５１はそれにより各局所電極５２上の
電圧の状態を制御し、周知の原理に従って、画素寸法の
液晶領域の光学的状態を、制御する。
【００１８】従来の構造に従うと、ＡＭＬＣＤは裏面光
（図示されていない）、散光器５４、偏光器５５及び透
明基板５９上に配置されたカラーフィルタ層５６の格子
を含む。トランジスタゲートの列は導電性ゲート線５７
を通して相互接続でき、トランジスタソースの行は導電
性データ線５８を通して相互接続でき、各画素をスイッ
チして、制御できる。
（図示されていない）、散光器５４、偏光器５５及び透
明基板５９上に配置されたカラーフィルタ層５６の格子
を含む。トランジスタゲートの列は導電性ゲート線５７
を通して相互接続でき、トランジスタソースの行は導電
性データ線５８を通して相互接続でき、各画素をスイッ
チして、制御できる。
【００１９】図４のＡＭＬＣＤは透明電極が図１に示さ
れるようなガラス基板上の亜鉛−インジウム酸化物を含
むことを除いて、従来の構成である。材料は異原子価ド
ーパントで、導電性にドープすることが、好ましい。こ
のＡＭＬＣＤ中に本発明の導電性材料を用いることの利
点には、導電性が大きく、透明性が増し、特に可視スペ
クトルの青の部分で、より現実的なカラー表示が可能に
なったことが、含まれる。亜鉛−インジウム酸化物は透
明電極用には好ましい組成であるが、ここで述べた新し
い導電性ドープ組成のいずれもが、同様の利点で使用で
きる。更に、液晶表示について述べたが、導電性ドープ
組成は電子放射表示のような他の型のフラットパネル表
示上の、透明電極としても使用できる。
れるようなガラス基板上の亜鉛−インジウム酸化物を含
むことを除いて、従来の構成である。材料は異原子価ド
ーパントで、導電性にドープすることが、好ましい。こ
のＡＭＬＣＤ中に本発明の導電性材料を用いることの利
点には、導電性が大きく、透明性が増し、特に可視スペ
クトルの青の部分で、より現実的なカラー表示が可能に
なったことが、含まれる。亜鉛−インジウム酸化物は透
明電極用には好ましい組成であるが、ここで述べた新し
い導電性ドープ組成のいずれもが、同様の利点で使用で
きる。更に、液晶表示について述べたが、導電性ドープ
組成は電子放射表示のような他の型のフラットパネル表
示上の、透明電極としても使用できる。
【図１】導電性にドープした亜鉛−インジウム酸化物で
被覆した基板の概略断面図。
被覆した基板の概略断面図。
【図２】パルスレーザ堆積及びｄｃマグネトロンスパッ
タ堆積により、異なるドーピングをしたいくつかの亜鉛
−インジウム酸化物薄膜の導電率を示す図。
タ堆積により、異なるドーピングをしたいくつかの亜鉛
−インジウム酸化物薄膜の導電率を示す図。
【図３】従来のインジウム−スズ酸化物と比較して、導
電性にドープした亜鉛−インジウム酸化物について、波
長に対する吸収を、グラフで示す図。
電性にドープした亜鉛−インジウム酸化物について、波
長に対する吸収を、グラフで示す図。
【図４】液晶表示デバイス中における導電性ドープ亜鉛
−インジウム酸化物の使用を示す図。
−インジウム酸化物の使用を示す図。
３０ 基板 ３１ 薄い層 ５０ 透明共通電極 ５１ トランジスタ ５２ 局所電極（図中にない） ５３ 蓄積容量 ５４ 散光器 ５５ 偏光器 ５６ カラーフィルタ層 ５７ 導電性ゲート層 ５８ 導電性データ層 ５９ 透明電極
フロントページの続き (72)発明者 ロバート ジョセフ カヴァ アメリカ合衆国 07920 ニュージャーシ ィ，バスキング リッジ，アールデー ２，レイクヴュー ドライヴ 193デー (72)発明者 ジュイナイ レイニエン クウォ アメリカ合衆国 07060 ニュージャーシ ィ，ウォッチュング，ノッチンガム ドラ イヴ 40 (72)発明者 ジュリア マエ フィリップス アメリカ合衆国 07092 ニュージャーシ ィ，マウンテンサイド，パーク スロープ 387 (72)発明者 ゴードン アルバート トーマス アメリカ合衆国 08540 ニュージャーシ ィ，プリンストン，ランドール ロード 107
Claims (19)
- 【請求項１】 インジウムが金属元素の４０〜７５原子
％である亜鉛−インジウム酸化物を含む透明導電性材
料。 - 【請求項２】 異原子価材料をドープした請求項１記載
の透明導電性材料。 - 【請求項３】 前記異原子価材料は四価材料である請求
項２記載の透明導電性材料。 - 【請求項４】 １ｍΩ−ｃｍ以下の抵抗率まで異原子価
材料をドープした亜鉛−インジウム酸化物を含む材料組
成物。 - 【請求項５】 前記異原子価材料は四価材料である請求
項４記載の組成物。 - 【請求項６】 Ｍは３より大きな原子価をもつ材料で、
２Ｚは金属元素の４０〜７５原子％で、０．００５≦ｙ
≦０．４であるＺｎx （Ｉｎ2-y Ｍy ) z 酸化物を含む
材料組成物。 - 【請求項７】 Ｍは四価材料である請求項６記載の組成
物。 - 【請求項８】 ＭはＳｎである請求項７記載の組成物。
- 【請求項９】 Ｍは２より大きな原子価をもつ材料で、
ｙは金属元素の４０〜７５原子％で、０．００５≦ｗ≦
０．４であるＺｎ1-w Ｍw Ｉｎy 酸化物を含む材料組成
物。 - 【請求項１０】 ＭはＡｌ，Ｇａ又はＧｅである請求項
９記載の組成物。 - 【請求項１１】 Ｍは２より大きい原子価をもつ材料
で、Ｍ′は３より大きな原子価をもつ材料で、２／ｘ＋
２は４０〜７５％であるＺｎx-w Ｍw （Ｉｎ
2- y Ｍ′y ) 酸化物を含む材料組成物。 - 【請求項１２】 基板及びその上に配置された４０〜７
５原子％Ｉｎを含む亜鉛−インジウム酸化物を含む透明
導電性材料を含むデバイス。 - 【請求項１３】 前記基板は透明である請求項１２記載
のデバイス。 - 【請求項１４】 前記基板はガラス、プラスチック又は
半導体から成る請求項１２記載のデバイス。 - 【請求項１５】 前記亜鉛−インジウム酸化物には四価
材料をドープする請求項１２記載のデバイス。 - 【請求項１６】 基板及びその上に配置された請求項
６、７、８、９、１０又は１１記載の組成を含む透電性
材料を含むデバイス。 - 【請求項１７】 一対の電極、前記電極とその間に電圧
を印加するための手段の間に配置された液晶媒体を含む
液晶表示デバイスにおいて、 前記電極の少くとも１つは、インジウムが金属元素の４
０〜７５原子％である亜鉛−インジウム酸化物を含む透
明導電層を含むことを特徴とする改善された液晶表示デ
バイス。 - 【請求項１８】 前記亜鉛−インジウム酸化物には異原
子価材料をドープする請求項１７記載の改善された液晶
表示デバイス。 - 【請求項１９】 前記透明電極は請求項６、７、８、
９、１０又は１１項に記載された組成を含む一対の電極
及び前記電極間に電圧を印加するための手段を含むフラ
ットパネル表示デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US33561594A | 1994-11-08 | 1994-11-08 | |
| US08/335615 | 1994-11-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08227614A true JPH08227614A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=23312529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7287751A Withdrawn JPH08227614A (ja) | 1994-11-08 | 1995-11-07 | 亜鉛−インジウム酸化物を含む透明導電体及び薄膜の作製方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08227614A (ja) |
| KR (1) | KR960017736A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999053727A1 (fr) * | 1998-04-09 | 1999-10-21 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Dispositif electroluminescent organique |
| JP2007073312A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Canon Inc | スパッタリングターゲットおよび該ターゲットを用いた薄膜の形成方法 |
| US7416695B2 (en) | 2001-06-15 | 2008-08-26 | Kaneka Corporation | Semiconductive polymide film and process for production thereof |
| JP4560149B2 (ja) * | 1999-03-05 | 2010-10-13 | 出光興産株式会社 | 透明導電材料、透明導電ガラス及び透明導電フィルム |
-
1995
- 1995-11-07 KR KR1019950040015A patent/KR960017736A/ko not_active Application Discontinuation
- 1995-11-07 JP JP7287751A patent/JPH08227614A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999053727A1 (fr) * | 1998-04-09 | 1999-10-21 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Dispositif electroluminescent organique |
| US6617054B2 (en) | 1998-04-09 | 2003-09-09 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Organic electroluminescence device |
| JP4560149B2 (ja) * | 1999-03-05 | 2010-10-13 | 出光興産株式会社 | 透明導電材料、透明導電ガラス及び透明導電フィルム |
| US7416695B2 (en) | 2001-06-15 | 2008-08-26 | Kaneka Corporation | Semiconductive polymide film and process for production thereof |
| JP2007073312A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Canon Inc | スパッタリングターゲットおよび該ターゲットを用いた薄膜の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960017736A (ko) | 1996-06-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030107 |