JPH0945140A - 酸化亜鉛系透明導電性膜 - Google Patents
酸化亜鉛系透明導電性膜Info
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- JPH0945140A JPH0945140A JP21284995A JP21284995A JPH0945140A JP H0945140 A JPH0945140 A JP H0945140A JP 21284995 A JP21284995 A JP 21284995A JP 21284995 A JP21284995 A JP 21284995A JP H0945140 A JPH0945140 A JP H0945140A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透過率が低下しない酸化亜鉛系透明導電
膜を提供する。 【解決手段】 正三価以上の原子価を有する元素を含有
する酸化亜鉛系透明導電性膜において、正三価以上の元
素として、アルミニウムを０．０５ｗｔ％以上０．５ｗ
ｔ％以下を含み、チタンまたはクロムを０．１ｗｔ％以
上４ｗｔ％以下を含む。
膜を提供する。 【解決手段】 正三価以上の原子価を有する元素を含有
する酸化亜鉛系透明導電性膜において、正三価以上の元
素として、アルミニウムを０．０５ｗｔ％以上０．５ｗ
ｔ％以下を含み、チタンまたはクロムを０．１ｗｔ％以
上４ｗｔ％以下を含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化亜鉛系透明導電性
膜に関する。これらの酸化亜鉛系透明導電性膜は、太陽
電池、ディスプレー機器用の透明電極、面ヒータや帯電
防止用の導電性膜として需要が高まっている。
膜に関する。これらの酸化亜鉛系透明導電性膜は、太陽
電池、ディスプレー機器用の透明電極、面ヒータや帯電
防止用の導電性膜として需要が高まっている。
【０００２】
【従来の技術】導電性金属酸化物の透明導電性膜として
は錫をドープしたインジュウム酸化物膜（ＩＴＯ）やア
ンチモンをドープした酸化錫膜（ＡＴＯ）が知られてお
り、これらは工業的に用いられている。
は錫をドープしたインジュウム酸化物膜（ＩＴＯ）やア
ンチモンをドープした酸化錫膜（ＡＴＯ）が知られてお
り、これらは工業的に用いられている。
【０００３】しかし、ＩＴＯは抵抗率や透明性の良い薄
膜が得られるが、価格が高いものである。さらに、化学
的に不安定であるため、太陽電池等の屋外に置かれる機
器には不適当であった。また、ＡＴＯは化学的に安定で
あるが、抵抗が高い膜しか得られないという問題があっ
た。
膜が得られるが、価格が高いものである。さらに、化学
的に不安定であるため、太陽電池等の屋外に置かれる機
器には不適当であった。また、ＡＴＯは化学的に安定で
あるが、抵抗が高い膜しか得られないという問題があっ
た。
【０００４】近年、３族元素や４族元素をドープした酸
化亜鉛膜も低抵抗、透明かつ安価であるという理由から
着目されている。特に、アルミニウム等をアルミナとし
て２ｗｔ％程度ドープした酸化亜鉛ターゲットをスパッ
タリングすることによりＩＴＯと同程度の低抵抗で透明
性の優れた透明導電性膜が得られることが報告されてい
る（J. Appl. Phys., 55 pp. 1029．(1988)) 。
化亜鉛膜も低抵抗、透明かつ安価であるという理由から
着目されている。特に、アルミニウム等をアルミナとし
て２ｗｔ％程度ドープした酸化亜鉛ターゲットをスパッ
タリングすることによりＩＴＯと同程度の低抵抗で透明
性の優れた透明導電性膜が得られることが報告されてい
る（J. Appl. Phys., 55 pp. 1029．(1988)) 。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の透明導電性膜は屋外で長時間使用するには化学的な安
定性が不十分である。また、アルミニウムをアルミナと
して２ｗｔ％ドープしたターゲットをスパッタリングし
て作成された薄膜では、電子濃度が高いため、６００ｎ
ｍより長波長域では電子のプラズマ振動により光の反射
が起こり、透過率が低下する問題がある。これらの問題
は太陽電池や自動車の面ヒータ等に酸化亜鉛系透明導電
膜を使用する際に特に問題となる。
の透明導電性膜は屋外で長時間使用するには化学的な安
定性が不十分である。また、アルミニウムをアルミナと
して２ｗｔ％ドープしたターゲットをスパッタリングし
て作成された薄膜では、電子濃度が高いため、６００ｎ
ｍより長波長域では電子のプラズマ振動により光の反射
が起こり、透過率が低下する問題がある。これらの問題
は太陽電池や自動車の面ヒータ等に酸化亜鉛系透明導電
膜を使用する際に特に問題となる。
【０００６】したがって、本発明の目的は、透過率が低
下しない酸化亜鉛系透明導電膜を提供することにある。
下しない酸化亜鉛系透明導電膜を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、正三価以上の原子価を有する元素を含
有する酸化亜鉛系透明導電性膜において、正三価以上の
元素として、アルミニウムを０．０５ｗｔ％以上０．５
ｗｔ％以下を含み、チタンまたはクロムを０．１ｗｔ％
以上４ｗｔ％以下を含むことを特徴とする酸化亜鉛系透
明導電性膜を採用するものである。
めに、本発明は、正三価以上の原子価を有する元素を含
有する酸化亜鉛系透明導電性膜において、正三価以上の
元素として、アルミニウムを０．０５ｗｔ％以上０．５
ｗｔ％以下を含み、チタンまたはクロムを０．１ｗｔ％
以上４ｗｔ％以下を含むことを特徴とする酸化亜鉛系透
明導電性膜を採用するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の作用について詳細
に説明する。
に説明する。
【０００９】酸化亜鉛にアルミニウムをドープするに従
って抵抗率が低下するが、電子密度が増加するにつれて
光の波長が６００ｎｍ以上ではプラズマ振動に伴う反射
が起こり透過率は低下する。透過率としてガラス上で５
００ｎｍから１０００ｎｍの平均透過率として８０％以
上必要である。この反射率の低下を避けるためには電子
密度を低下させることが必要となる。
って抵抗率が低下するが、電子密度が増加するにつれて
光の波長が６００ｎｍ以上ではプラズマ振動に伴う反射
が起こり透過率は低下する。透過率としてガラス上で５
００ｎｍから１０００ｎｍの平均透過率として８０％以
上必要である。この反射率の低下を避けるためには電子
密度を低下させることが必要となる。
【００１０】検討の結果、電子濃度として１０20／ｃｃ
以下であれば、透過率の低下が少ないことが分かった。
そこで、アルミニウム濃度を変えて実験した結果、濃度
として０．５ｗｔ％以下であれば、電子濃度１０20／ｃ
ｃ以下になることが見い出された。
以下であれば、透過率の低下が少ないことが分かった。
そこで、アルミニウム濃度を変えて実験した結果、濃度
として０．５ｗｔ％以下であれば、電子濃度１０20／ｃ
ｃ以下になることが見い出された。
【００１１】しかしながら、電子濃度が低いと導電率も
低下するため、透明電極として適さない場合がある。透
明電極として用いるには比抵抗として１．０×１０-3Ω
ｃｍ以下が適してる。この比抵抗アルミニウム濃度とし
て０．０５ｗｔ％以上ドープした酸化亜鉛薄膜で作成可
能である。アルミニウム濃度として特に望ましくは０．
１ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下である。
低下するため、透明電極として適さない場合がある。透
明電極として用いるには比抵抗として１．０×１０-3Ω
ｃｍ以下が適してる。この比抵抗アルミニウム濃度とし
て０．０５ｗｔ％以上ドープした酸化亜鉛薄膜で作成可
能である。アルミニウム濃度として特に望ましくは０．
１ｗｔ％以上０．４ｗｔ％以下である。
【００１２】さらに、これらのアルミニウムドープ酸化
亜鉛膜を太陽電池や自動車の面ヒータ等に用いた場合で
は塩分等による耐蝕性（気候性）が問題となる。そこ
で、クロムやチタン等を添加して耐蝕性の向上を検討し
た。透明導電性膜として使用するにはクロムまたはチタ
ンの添加による導電率の低下や透明度の低下がないこと
が必要である。実験の結果、耐蝕性の向上にはクロム、
チタンを０．１ｗｔ％以上添加すると効果があり、４ｗ
ｔ％を越えると透明度が低下することが見い出された。
クロムの添加量として特に望ましくは０．５ｗｔ％以上
２．５ｗｔ％以下、チタンの添加量としては０．５ｗｔ
％以上３ｗｔ以下である。
亜鉛膜を太陽電池や自動車の面ヒータ等に用いた場合で
は塩分等による耐蝕性（気候性）が問題となる。そこ
で、クロムやチタン等を添加して耐蝕性の向上を検討し
た。透明導電性膜として使用するにはクロムまたはチタ
ンの添加による導電率の低下や透明度の低下がないこと
が必要である。実験の結果、耐蝕性の向上にはクロム、
チタンを０．１ｗｔ％以上添加すると効果があり、４ｗ
ｔ％を越えると透明度が低下することが見い出された。
クロムの添加量として特に望ましくは０．５ｗｔ％以上
２．５ｗｔ％以下、チタンの添加量としては０．５ｗｔ
％以上３ｗｔ以下である。
【００１３】これらの酸化亜鉛系透明導電性膜の成膜方
法としては、ＤＣまたはＲＦスパッタリングやＭＯＣＶ
Ｄ等の方法がよく用いられる。また、透明導電性膜の厚
膜は０．０２μｍから１０μｍ程度であり、ディスプレ
ー用としては０．０５μｍから０．１μｍが望ましく、
太陽電池としては１〜５μｍ程度が望ましい。
法としては、ＤＣまたはＲＦスパッタリングやＭＯＣＶ
Ｄ等の方法がよく用いられる。また、透明導電性膜の厚
膜は０．０２μｍから１０μｍ程度であり、ディスプレ
ー用としては０．０５μｍから０．１μｍが望ましく、
太陽電池としては１〜５μｍ程度が望ましい。
【００１４】
【実施例】以下に本発明の実施例をさらに詳細に説明す
る。
る。
【００１５】（実施例１）酸化亜鉛にクロムを０．３ｗ
ｔ％ドープした焼結ターゲット（ターゲットＡ）を作成
し、ターゲット上にアルミニウムチップを置いてＤＣマ
グネトロンスパッタリングするとによりアルミニウム濃
度の異なる薄膜を作成した。作成条件は、スパッタガス
としてアルゴンを用い、圧力４．０Ｐａ、スパッタ電流
０．４Ａ、電圧３５０Ｖ、ターゲット試料間距離７０ｍ
ｍとした。基板はコーニング７０５９を用いて基板温度
を３００°Ｃとした。
ｔ％ドープした焼結ターゲット（ターゲットＡ）を作成
し、ターゲット上にアルミニウムチップを置いてＤＣマ
グネトロンスパッタリングするとによりアルミニウム濃
度の異なる薄膜を作成した。作成条件は、スパッタガス
としてアルゴンを用い、圧力４．０Ｐａ、スパッタ電流
０．４Ａ、電圧３５０Ｖ、ターゲット試料間距離７０ｍ
ｍとした。基板はコーニング７０５９を用いて基板温度
を３００°Ｃとした。
【００１６】この条件で、３分間スパッタリングを行
い、１５００Ａ（０．１５μｍ）の膜を作成した。アル
ミニウム濃度として、チップの数を変えて、０、０．０
５ｗｔ％、０．１ｗｔ％、０．３ｗｔ％、０．５ｗｔ
％、０．８ｗｔ％、１．０ｗｔ％の７条件のものを作成
した。
い、１５００Ａ（０．１５μｍ）の膜を作成した。アル
ミニウム濃度として、チップの数を変えて、０、０．０
５ｗｔ％、０．１ｗｔ％、０．３ｗｔ％、０．５ｗｔ
％、０．８ｗｔ％、１．０ｗｔ％の７条件のものを作成
した。
【００１７】（実施例２）酸化亜鉛にアルミニウムを
０．３ｗｔ％添加して焼結したターゲット（ターゲット
Ｂ）を作成し、クロムのチップを置いてＤＣスパッタリ
ングを行った。スパッタリング条件は実施例１と同様で
ある。クロム濃度として、０、０．１ｗｔ％、０．５ｗ
ｔ％、１ｗｔ％、２ｗｔ％、３ｗｔ％、４ｗｔ％、５ｗ
ｔ％の８条件のものを作成した。
０．３ｗｔ％添加して焼結したターゲット（ターゲット
Ｂ）を作成し、クロムのチップを置いてＤＣスパッタリ
ングを行った。スパッタリング条件は実施例１と同様で
ある。クロム濃度として、０、０．１ｗｔ％、０．５ｗ
ｔ％、１ｗｔ％、２ｗｔ％、３ｗｔ％、４ｗｔ％、５ｗ
ｔ％の８条件のものを作成した。
【００１８】（実施例３）ターゲットＢにチタンチップ
を置いてＤＣスパッタリングを行った。スパッタリング
条件は実施例１と同様である。チタン濃度として、０、
０．１ｗｔ％、０．５ｗｔ％、１ｗｔ％、２ｗｔ％、３
ｗｔ％、４ｗｔ％、５ｗｔ％の８条件のものを作成し
た。
を置いてＤＣスパッタリングを行った。スパッタリング
条件は実施例１と同様である。チタン濃度として、０、
０．１ｗｔ％、０．５ｗｔ％、１ｗｔ％、２ｗｔ％、３
ｗｔ％、４ｗｔ％、５ｗｔ％の８条件のものを作成し
た。
【００１９】（比較実験）光学的、電気的特性の比較実
験を以下のように実施した。実施例１で作成したアルミ
ニウム濃度０．３ｗｔ％と１．０ｗｔ％の試料の透過率
の測定結果を図１に示す。光透過率は日立製の自己記録
式分光光度計を用いて３００ｎｍから１３００ｎｍを平
行光線で測定した。図１の実線が０．３ｗｔ％の濃度の
ときの透過率を示し、破線が１．０ｗｔ％の濃度のとき
の透過率を示す。図１から０．３ｗｔ％の試料は６００
ｎｍ以上でも透過率の低下がないことが分かる。なお、
透過率が波うっているのは光の干渉のためである。
験を以下のように実施した。実施例１で作成したアルミ
ニウム濃度０．３ｗｔ％と１．０ｗｔ％の試料の透過率
の測定結果を図１に示す。光透過率は日立製の自己記録
式分光光度計を用いて３００ｎｍから１３００ｎｍを平
行光線で測定した。図１の実線が０．３ｗｔ％の濃度の
ときの透過率を示し、破線が１．０ｗｔ％の濃度のとき
の透過率を示す。図１から０．３ｗｔ％の試料は６００
ｎｍ以上でも透過率の低下がないことが分かる。なお、
透過率が波うっているのは光の干渉のためである。
【００２０】実施例１で作成した全ての試料の５００〜
１０００ｎｍでの平均透過率を別紙の表１に示す。ま
た、実施例１の試料のホール測定を行い、比抵抗と電子
濃度を求めた。その結果も表１に示す。
１０００ｎｍでの平均透過率を別紙の表１に示す。ま
た、実施例１の試料のホール測定を行い、比抵抗と電子
濃度を求めた。その結果も表１に示す。
【００２１】表１中の判定は平均透過率８０％以上でか
つ比抵抗が１．０×１０-3Ωｃｍより良い場合を○とし
て、その他は×とした。
つ比抵抗が１．０×１０-3Ωｃｍより良い場合を○とし
て、その他は×とした。
【００２２】また、実施例２、３で作成した試料の透過
率の測定よりクロム、チタン共に４ｗｔ％以下では平均
透過率８０％以上あるが、５ｗｔ％ではクロムで７３％
であり、チタンで７５％となった。なお、これらの試料
の比抵抗はいずれも１．０×１０-3Ωｃｍより良い値で
あった。
率の測定よりクロム、チタン共に４ｗｔ％以下では平均
透過率８０％以上あるが、５ｗｔ％ではクロムで７３％
であり、チタンで７５％となった。なお、これらの試料
の比抵抗はいずれも１．０×１０-3Ωｃｍより良い値で
あった。
【００２３】（耐蝕性試験）耐蝕性を評価するため、実
施例２、３で作成した試料表面に０．０２ＮのＨＣｌを
滴下してエッチング速度を求めた。クロムをドープした
試料での結果を図２に、チタンをドープした結果を図３
に示す。
施例２、３で作成した試料表面に０．０２ＮのＨＣｌを
滴下してエッチング速度を求めた。クロムをドープした
試料での結果を図２に、チタンをドープした結果を図３
に示す。
【００２４】図２、図３から、クロム、チタンを０．１
ｗｔ％以上を含むと、試料のエッチング速度は添加なし
のエッチング速度の１／３以下になり、耐蝕性に効果が
あることが分かる。特に、０．５ｗｔ％以上ではエッチ
ング速度が１／６以下にあり、特に良好であることが分
かる。
ｗｔ％以上を含むと、試料のエッチング速度は添加なし
のエッチング速度の１／３以下になり、耐蝕性に効果が
あることが分かる。特に、０．５ｗｔ％以上ではエッチ
ング速度が１／６以下にあり、特に良好であることが分
かる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
光透過率、比抵抗を損なうことなく、耐蝕性に優れた酸
化亜鉛系透明導電膜を得ることができる。
光透過率、比抵抗を損なうことなく、耐蝕性に優れた酸
化亜鉛系透明導電膜を得ることができる。
【表１】
【図１】図１は、本発明の実施例１の試料の光透過率の
分光曲線を示した図である。
分光曲線を示した図である。
【図２】図２は、クロム濃度とエッチング速度の関係を
示した図である。
示した図である。
【図３】図３は、チタン濃度とエッチング速度の関係を
示した図である。
示した図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 正三価以上の原子価を有する元素を含有
する酸化亜鉛系透明導電性膜において、正三価以上の元
素として、アルミニウムを０．０５ｗｔ％以上０．５ｗ
ｔ％以下を含み、チタンまたはクロムを０．１ｗｔ％以
上４ｗｔ％以下を含むことを特徴とする酸化亜鉛系透明
導電性膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21284995A JPH0945140A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 酸化亜鉛系透明導電性膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21284995A JPH0945140A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 酸化亜鉛系透明導電性膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945140A true JPH0945140A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16629351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21284995A Pending JPH0945140A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 酸化亜鉛系透明導電性膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0945140A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008230915A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 導電性酸化亜鉛粒子及びその製造方法 |
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| JP2009263709A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Hitachi Ltd | 酸化亜鉛薄膜形成用スパッタターゲットと、それを用いて得られる酸化亜鉛薄膜を有する表示素子及び太陽電池 |
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-
1995
- 1995-07-28 JP JP21284995A patent/JPH0945140A/ja active Pending
Cited By (19)
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