KR101440594B1 - MIXING METHOD FOR In2O3, Ga2O3 AND ZnO - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합 금속 산화물 소결체 제조방법에 관한 것으로, InGaZnXOX+3 로 이루어진 복합 금속 산화물 소결체 제조방법에 있어서, 산화인듐(In2O3) 및 산화갈륨(Ga2O3)의 혼합물과 산화아연 (ZnO)을 몰비로 1:5~10 으로 준비하고, 상기 산화물들을 1차 분쇄하여, 상기 1차 분쇄된 산화물들의 크기가 적합한지를 판단하고, 상기 적합성 판단에서 적합하지 않다고 판단되는 경우에는 2차 분쇄를 실시하고, 적합하다고 판단되는 경우에는 하소하며, 상기 분쇄된 산화물 분말을 압축 및 성형한 다음, 상기 압축 및 성형된 산화물 분말을 소결하는 단계를 포함하는 복합 금속 산화물 소결체 제조방법이 개시된다. The present invention relates to a method for producing a composite metal oxide sintered body, and more particularly, to a method for manufacturing a composite metal oxide sintered body made of InGaZn X O X + 3 , which comprises the steps of mixing a mixture of indium oxide (In 2 O 3 ) and gallium oxide (Ga 2 O 3 ) Zinc oxide (ZnO) is prepared at a molar ratio of 1: 5 to 10, the oxides are firstly pulverized to judge whether the sizes of the first pulverized oxides are appropriate, A step of performing secondary pulverization and calcining if it is judged to be suitable, compressing and molding the pulverized oxide powder, and then sintering the compacted and formed oxide powder. do.
Description
본 발명은 복합 금속 산화물 소결체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화인듐, 산화갈륨 및 산화아연 분말을 빠르고 균일하게 혼합하여 소결체를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a composite metal oxide sintered body, and more particularly, to a method for manufacturing a sintered body by mixing indium oxide, gallium oxide and zinc oxide powder quickly and uniformly.
인듐주석 산화물(Indium-tin oxide, ITO)는 인듐 산화물층에 주석을 도핑한 물질로 오늘날 액정 디스플레이와 태양 전지 등에 사용되는 소자로서 투명성과 함께 높은 전도성을 보이는 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide : TCO)의 대표적인 물질이다. TCO는 ITO 외에도 인듐-아연 산화물(Indium-zinc oxide, IZO), 알루미늄-아연 산화물(Aluminium-zinc oxide, AZO) 등 여러 가지 물질이 있으나 현재로선 ITO의 높은 전도성과 투명성에 견줄 수 있는 물질이 없는 상태이다.Indium tin oxide (ITO) is a tin-doped indium oxide layer that is used in liquid crystal displays and solar cells today. It is a transparent conductive oxide (TCO) with high transparency and high conductivity. . In addition to ITO, TCO has various materials such as indium-zinc oxide (IZO), aluminum-zinc oxide (AZO), etc. However, at present, there is no material that can match the high conductivity and transparency of ITO State.
희유금속인 인듐(In)의 산화물은 제한된 생산량에 비하여 그 수요가 계속 들고 있기 때문에 가격이 꾸준히 오르고 있으며 그 매장량 또한 한계를 드러내고 있다. 따라서 종래의 ITO 전극에서 In 절감효과가 절실하게 요구되는 상태이며 이를 해결하기 위하여 저렴한 Zn 산화물을 기반으로 하여 다른 물질을 혼합하는 시도가 많이 이루어지고 있다. 현재 In 절감효과가 뛰어나며 우수한 광투과성과 전도성을 보이는 물질로 In-Ga-Zn의 산화물을 혼합한 IGZO계가 주목을 받고 있는데 ZnO에 소량의 In/Ga 산화물이 들어간 경우에 여전히 높은 밴드갭과 저항을 지니고 있기 때문에 이를 실생활에 응용하기 위해서는 추가적인 물질이 필요하다.The demand for indium (In) oxide, which is a rare metal, is steadily rising compared to the limited production, so the price is steadily rising and its reserves are also showing limitations. Therefore, in order to reduce the In effect in the conventional ITO electrode, there is an urgent need to mix other materials based on inexpensive Zn oxide. Currently, the IGZO system, which is a mixture of In-Ga-Zn oxides, is attracting attention as a material that shows excellent light-transmitting property and excellent transparency and conductivity. When a small amount of In / Ga oxide is contained in ZnO, high band gap and resistance It requires additional material to apply it in real life.
따라서 앞으로의 TCO 생산은 여러 종류의 조성이 동시에 들어가는 복합계를 기반으로 해야 하는데 ITO나 IZO 등과 같이 두 종류의 원료가 섞여 있을 때에는 큰 어려움 없이 서로를 혼합하여 최종 박막까지 진행할 수 있으나 3성분, 4성분으로 진행될 경우에는 이들간의 혼합을 조절하는 기술이 필요하게 된다. Therefore, the future TCO production should be based on a complex system that contains several kinds of compositions simultaneously. When two kinds of raw materials such as ITO and IZO are mixed, it is possible to proceed to the final thin film by mixing them without difficulty. When the process is carried out with a component, a technique of controlling the mixing between them is required.
이러한 문제를 해결하기 위해 서로 다른 분말을 혼합한 뒤 강한 산성 조건에서 용해시키고 이를 다시 염기성 조건으로 변화시켜 금속 복합계의 수산화염을 만드는 방법이 제안되었으나, 이러한 방법은 여러 종류의 금속 이온을 균질하게 섞는 효과를 기대할 수 있으나 산/염기 처리시의 위험성과 추가적인 비용 및 환경문제를 야기하는 문제가 있었다. In order to solve this problem, a method has been proposed in which different powders are mixed, dissolved in strong acidic conditions, and then converted into basic conditions to produce a hydroxide of a metal complex system. However, Mixing effect can be expected, but there is a risk of acid / base treatment, additional cost and environmental problems.
따라서 산/염기 처리 없이 금속산화물을 녹이지 않고 균질하게 혼합하는 기술이 필요한 실정이다. Therefore, there is a need for a technique of homogeneously mixing metal oxides without dissolving them without acid / base treatment.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 기존의 ITO를 대체할 복합 금속 산화물 제조시의 문제점 중 하나인 원료 분말의 균질한 혼합처리를 산이나 추가적인 처리 없이 기계적인 혼합과정만으로 혼합하여 소결체를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention for solving the above problems is to provide a method of manufacturing a sintered body by mixing a homogeneous mixed powder of raw material powder, which is one of the problems in manufacturing a composite metal oxide to replace conventional ITO, .
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 InGaZnXOX+3 로 이루어진 복합 금속 산화물 소결체 제조방법에 있어서, 산화인듐(In2O3) 및 산화갈륨(Ga2O3)의 혼합물과 산화아연 (ZnO)을 몰비로 1:5~10 으로 준비하는 단계; 상기 산화물들을 1차 분쇄하여, 상기 1차 분쇄된 산화물들의 크기가 적합한지를 판단하고, 상기 적합성 판단에서 적합하지 않다고 판단되는 경우에는 2차 분쇄를 실시하고, 적합하다고 판단되는 경우에는 하소하는 단계; 상기 분쇄된 산화물 분말을 압축 및 성형하는 단계; 및 상기 압축 및 성형된 산화물 분말을 소결하는 단계를 포함하는 복합 금속 산화물 소결체 제조방법이 제공될 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, in a method of manufacturing a composite metal oxide sintered body made of InGaZn X O X + 3 , a mixture of indium oxide (In 2 O 3 ) and gallium oxide (Ga 2 O 3 ) ZnO) in a molar ratio of 1: 5 to 10; A step of firstly grinding the oxides to judge whether the size of the primary pulverized oxides is appropriate, performing a second grinding when it is judged to be unsuitable in the judging of conformity, and calcining if it is judged to be suitable; Compressing and molding the pulverized oxide powder; And sintering the compacted and formed oxide powder, may be provided.
상기 하소하는 단계는, 500~1000℃의 온도 범위에서 1~3시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 한다.The calcination is performed at a temperature ranging from 500 to 1000 ° C for 1 to 3 hours.
상기 1차 분쇄 단계에서는, 산화물 분말 입경이 1~10㎛인 것을 특징으로 한다.In the first pulverization step, the oxide powder has a particle diameter of 1 to 10 mu m.
상기 적합성을 판단하는 단계는, 상기 금속 산화물의 조성 및 크기에 따라 상기 복합 금속 산화물을 만들 수 없는 영역이 존재하지 않는 경우에 적합한 것으로 판단하고, 상기 복합 금속 산화물을 만들 수 없는 영역이 존재하는 경우에 부적합한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.The step of judging the conformity may be determined to be suitable when there is no region in which the composite metal oxide can not be formed according to the composition and size of the metal oxide. When the region where the composite metal oxide can not be formed exists Is judged to be inappropriate.
상기 금속 산화물의 입경이 1㎛ 이하인 경우, 적합하다고 판단하는 것을 특징으로 한다.And when the particle diameter of the metal oxide is 1 탆 or less, it is judged to be suitable.
상기 소결하는 단계는, 1200~1400℃의 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.The sintering step is characterized by being performed in a temperature range of 1200 to 1400 캜.
상기 X의 값이 5이상인 것을 특징으로 한다.And the value of X is 5 or more.
본 발명의 실시예에 따르면 금속 산화물 뿐만 아니라 일반적인 분말 가공 과정에서 흔하게 사용되는 볼 밀(ball mill) 장비를 이용하여 복합 금속산화물을 균일하게 혼합함으로써 나노 수준의 극소한 입자나 산/염기를 이용한 금속염 반응 없이 복합 금속산화물 원료를 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, metal oxide using not only metal oxide but also nano-scale minute particles or acid / base using uniformly mixed metal oxide using ball mill equipment commonly used in general powder processing The composite metal oxide raw material can be produced without any reaction.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 산화인듐, 산화갈륨 및 산화아연 분말의 혼합 상태 예상도를 시뮬레이션으로 구현한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조성 및 소결 온도에서의 엑스선 회절 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소결체 제조공정의 플로차트이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적합성 판단을 위한 In2O3분말의 확산에 대한 시뮬레이션의 결과이다.FIG. 1 is a simulation result of a mixed state prediction of indium oxide, gallium oxide and zinc oxide powder according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the results of x-ray diffraction analysis at a composition and sintering temperature according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a sintered body manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows the results of simulation of diffusion of In 2 O 3 powder for fitness determination according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims.
본 발명에 따른 실시예에서는 종래의 ITO를 대체할 수 있는 복합 금속 산화물의 원료 분말을 균일하게 혼합하여 소결체를 제조하는 방법이 제공된다.In the embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a sintered body by uniformly mixing raw powder of composite metal oxide which can replace ITO.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소결체 제조공정의 플로차트인데, 이하에서는 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.FIG. 3 is a flow chart of a sintered body manufacturing process according to an embodiment of the present invention, which will be described below with reference to FIG.
먼저, 산화인듐, 산화갈륨 및 산화아연 분말을 계측하여 혼합 분말을 준비(S110)한다. 이때, 상기 산화물들의 혼합비율은 In의 양을 줄인 금속산화물 투명 전도성 소재의 제조를 위하여 (산화인듐 + 산화갈륨) : 산화아연의 몰비를 1 : 10 이하로 만든 금속 분말을 준비한다. 만약, (산화인듐 + 산화갈륨) : 산화아연의 비율이 1 : 10을 초과하면 인듐 및 갈륨의 저감효과가 크지만, 최종제품의 전도성이 높지 않을 뿐만 아니라, 한 종류의 분말이 너무 많을 경우 균일한 혼합이 어렵기 때문에 이들의 혼합비를 1 : 10을 넘지 않도록 한다. 반면, (산화인듐 + 산화갈륨) : 산화아연의 비율이 1 : 5보다 작은 경우에는 산화물간 균일한 혼합이 어렵지 않으므로 본 발명에 따른 실시예에서의 산화물들의 혼합비는 상기 범위로 한정한다. 다만, 본 발명에 따른 실시예가 상기 범위를 벗어난 경우에 적용될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.First, indium oxide, gallium oxide and zinc oxide powder are measured to prepare a mixed powder (S110). At this time, a metal powder having a molar ratio of (indium oxide + gallium oxide): zinc oxide of 1: 10 or less is prepared for the production of a metal oxide transparent conductive material in which the mixing ratio of the oxides is reduced. If the ratio of (indium oxide + gallium oxide): zinc oxide is more than 1: 10, the effect of reducing indium and gallium is large, but not only the conductivity of the final product is not high, Mixing ratio is not more than 1:10 because mixing is difficult. On the other hand, when the ratio of (indium oxide + gallium oxide): zinc oxide is less than 1: 5, it is not difficult to uniformly mix the oxides. Therefore, the mixing ratio of the oxides in the examples according to the present invention is limited to the above range. However, this does not mean that the embodiment according to the present invention can not be applied to the case where it is out of the above range.
상기 계측된 산화인듐, 산화갈륨 및 산화아연 분말은 각각 볼 밀(ball mill)에 의해 1차 분쇄(S120)한다. 상기 1차 분쇄 시간은 6 시간 이상 24 시간 이하로 한다. 상기 1차 분쇄에 의해 산화물 분말은 1~10㎛ 범위의 크기를 갖게 된다. 이때, 산화인듐의 크기는 약 5㎛ 정도이고, 산화갈륨의 크기는 약 10㎛ 정도이며, 산화아연의 크기는 약 1㎛ 정도이다. The measured indium oxide, gallium oxide and zinc oxide powders are each firstly ground (S120) by a ball mill. The primary pulverization time is set to 6 hours to 24 hours. By the primary pulverization, the oxide powder has a size ranging from 1 to 10 mu m. At this time, the size of indium oxide is about 5 mu m, the size of gallium oxide is about 10 mu m, and the size of zinc oxide is about 1 mu m.
상기와 같이 1차 분쇄하고 각 성분별 분말 크기를 측정한다. 이때, 상대적으로 분말의 비율이 적은 산화인듐과 산화갈륨의 결정 크기가 작은 편이 유리하다.The powder is first crushed as described above and the powder size of each component is measured. At this time, it is advantageous that the crystal size of the indium oxide and the gallium oxide is relatively small in the ratio of the powder.
1차 분쇄 이후, 결정립의 크기를 조사한 뒤 원하는 조성과 소결체 생성온도에 맞는 각 분말의 크기를 결정하고 습식 또는 건식 분쇄법을 이용하여 분쇄하면서 이들 분말이 충분히 섞일 수 있도록 한다. After the first grinding, the sizes of the grains are investigated, and the size of each powder suitable for the desired composition and the sintering temperature is determined, and the powders are sufficiently mixed while being pulverized by a wet or dry grinding method.
즉, 소결체의 조성과 소결조건이 정해진 상태에서 주어진 조성과 온도에서의 입자의 확산속도를 고려하여 분말의 입도 조건의 적합성을 판단(S130)하여 적합하지 않다고 판단되는 경우, 해당 분말에 대하여 2차 분쇄(S135)를 진행한다. 구체적인 조건은 각 원료 분말의 초기 조건과 원하는 조건에 따라 다르나 산화인듐과 산화갈륨의 분말 크기는 1 ㎛를 넘지 않는 것이 유리하다. 다만, 상기 분말 크기는 일실시예에 불과하므로 이에 한정할 것은 아니다.That is, when the composition of the sintered body and sintering conditions are determined and the particle size distribution at a given composition and temperature is taken into consideration, the suitability of the particle size condition of the powder is determined (S130) The grinding (S135) proceeds. The specific conditions depend on the initial condition of each raw material powder and the desired conditions, but it is advantageous that the powder size of indium oxide and gallium oxide does not exceed 1 탆. However, the powder size is only one example, and thus the present invention is not limited thereto.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적합성 판단을 위한 In2O3분말의 확산에 대한 시뮬레이션의 결과이다. 도 1에 도시된 바와 같이 산화인듐, 산화갈륨 및 산화아연은 균일하게 혼합되어 있는데, 도 4에 도시된 흐린 녹색원은 분자의 분산에 관련된 X2=2Dt라는 형태의 식에서 유추된 In입자의 확산 범위를 나타내는 것인데, 실제로는 조금 더 복잡한 형태이지만 개략도에서는 원형으로 표현하였다. 이때, 상기 D는 확산계수이고, t는 시간이다.FIG. 4 shows the results of simulation of diffusion of In 2 O 3 powder for fitness determination according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, indium oxide, gallium oxide, and zinc oxide are uniformly mixed. The cloudy green circle shown in FIG. 4 indicates the diffusion of In inferred from an equation of the form of X 2 = Range, which is actually a more complex form, but is expressed in a circle in the schematic. Where D is the diffusion coefficient and t is the time.
도 4에서 A로 표시된 영역은 어느 녹색원에도 해당되지 않는데, 이러한 영역이 있을 경우에는 시뮬레이션 결과에서 알 수 있듯이 'In이 확산되어 복합 금속 산화물(InGaZnXOX+3)을 만들 수 없는 영역'이 존재하며 이와 같은 경우에는 적합하지 않은 것으로 판단하게 된다. The area indicated by A in FIG. 4 does not correspond to any green circle. If there is such a region, there is a region where 'In diffuses and the composite metal oxide (InGaZnXO X + 3 ) can not be formed' In this case, it is judged that it is not suitable.
또한, 적합성 판단에 영향을 미치는 인자로는 혼합 조성, 분말의 크기, k라는 변수에 관계된 여러가지 실험 조건이 있다. 따라서, 초기 조건(조성, 분말 크기)과 원하는 조건에 따라 판단의 기준이 변하는데 본 발명에 따른 실시예에서 적합 판정이 나오기 위해서는 일반적으로 분말의 크기가 1㎛를 넘지 않아야 한다.In addition, there are various experimental conditions related to the mixing composition, the size of the powder, and the parameter k. Therefore, the criterion of judgment varies according to the initial conditions (composition, powder size) and the desired conditions. In order to make a judgment in the embodiment according to the present invention, the size of the powder should generally not exceed 1 탆.
만약, 산화인듐 및 산화갈륨의 분말 크기가 1㎛보다 크다면 확산에 의하더라도 전체 부피를 채우지 못하고 공간이 비어 있는 공극이 발생할 수 있으므로 본 발명에 따른 실시예에서는 분말의 크기가 1㎛이하인 경우에 적합하다고 판정한다. If the powder size of the indium oxide and the gallium oxide is larger than 1 탆, voids may be generated in the space without filling the entire volume even by diffusion. Therefore, in the embodiment of the present invention, when the size of the powder is 1 탆 or less It is judged to be appropriate.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산화인듐, 산화갈륨 및 산화아연 분말의 혼합 상태의 예상도를 시뮬레이션으로 구현한 것을 도시한 것인데, 이때의 산화인듐 : 산화갈륨 : 산화아연의 몰비는 1 : 1 : 12이다. 도 1을 참조하면, 녹색 입자는 산화인듐을 나타내는 것이고, 갈색 입자는 산화갈륨을 나타내는 것이며, 군청색 입자는 산화아연을 나타내는 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 빈 공간이 없이 산화물 분말이 채워지는 경우의 입도인 경우가 분말 입도 조건의 적합성을 만족하는 것이다.FIG. 1 is a simulation view of a mixed state of indium oxide, gallium oxide and zinc oxide powder according to an embodiment of the present invention, wherein the molar ratio of indium oxide: gallium oxide: zinc oxide is 1: 1: 12. Referring to FIG. 1, the green particles represent indium oxide, the brown particles represent gallium oxide, and the dark blue particles represent zinc oxide. As shown in FIG. 1, the case where the oxide powder is filled without the void space satisfies the suitability of the powder particle size condition.
상기 분말 입도가 적합한 것으로 판단되면, 분쇄한 산화물 분말을 혼합한 뒤 균질하게 섞어 500℃ 이상 1000℃ 이하의 온도에서 1시간 이상 3시간 이하의 하소(S140) 과정을 거친다.If the particle size of the powder is judged to be suitable, the milled oxide powder is mixed and homogeneously mixed and calcined at a temperature of 500 ° C or more and 1000 ° C or less for 1 hour or more and 3 hours or less (S140).
상기 하소 과정은 부분적으로 분말이 뭉치거나 크기가 큰 분말을 형성할 수 있는데, 이를 위해서는 상기 산화물 분말의 표면이 녹아야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예에서는 하소 공정의 온도를 500℃ 이상으로 하는데, 500℃ 보다 낮은 경우에는 산화물 분말의 표면이 잘 녹지 않게 된다. 반면, 하소 공정의 온도가 과도하게 높으면 산화물끼리 반응하여 국소적으로는 다른 조성을 형성하게 된다. 특히, 산화인듐, 산화갈륨 및 산화아연은 대략 1500~2000℃의 범위에서 녹기 시작하지만, 약 1000℃ 정도의 온도에서도 일부 반응이 일어날 수 있으므로, 본 발명에 따른 실시예에서는 하소 공정의 온도를 500~1000℃로 한정한다. The calcination process may partially form a powder aggregate or a large-sized powder, in which the surface of the oxide powder must be melted. Therefore, in the embodiment of the present invention, the temperature of the calcination process is set to 500 ° C or higher. When the temperature is lower than 500 ° C, the surface of the oxide powder is insoluble. On the other hand, when the calcination temperature is excessively high, the oxides react with each other to locally form different compositions. Particularly, although indium oxide, gallium oxide and zinc oxide start to melt in the range of about 1500 to 2000 ° C., some reactions may occur even at a temperature of about 1000 ° C. Therefore, in the embodiment according to the present invention, To 1000 캜.
또한, 본 발명에 따른 실시예에서는 하소 공정 시간을 1~3시간으로 한정하는데, 만약 1시간 미만으로 한다면 산화물 분말의 내부로 충분한 열전달이 일어나지 않아 산화물 분말의 표면을 녹일 수 있을 정도가 되지 못하고, 3시간을 초과하여 실시한다면 분말의 크기가 지나치게 커질 우려가 있으므로 본 발명에 따른 실시예에서의 하소 공정 시간은 1~3시간으로 한정한다.In the embodiment of the present invention, the calcination process time is limited to 1 to 3 hours. If the calcination time is less than 1 hour, sufficient heat transfer does not occur in the oxide powder and the surface of the oxide powder can not be melted. The calcination process time in the embodiment according to the present invention is limited to 1 to 3 hours because the powder may be excessively large if it is carried out for more than 3 hours.
상기 하소 공정에 의하면 오히려 산화물 분말의 크기가 커질 수 있는데, 이후에 다시 분쇄하면서 혼합한다. 이때의 분쇄는 상기 분말 크기에 이르는 정도로 실시한다. According to the above calcination process, the size of the oxide powder may be rather large, and then mixed again while being pulverized. The pulverization is carried out to such an extent as to reach the powder size.
이후에는 분쇄된 분말을 성형 몰드에 충진한 후 5ton/cm2 이하의 압력으로 일축성형을 하여 모양을 만든 뒤 2차로 냉간 정수압 성형으로 내부의 빈 공간을 제거하는 압축 및 성형(S150)을 실시한다. Thereafter, the pulverized powder is filled in a molding mold, uniaxially molded at a pressure of 5 ton / cm 2 or less to form a shape, and then subjected to compression and molding (S150) to remove the internal void space by secondary cold pressing .
상기 완성된 성형체는 미리 결정된 조건에 따라 소결(S160)을 진행하며 이를 통하여 밀도 5.0~6.0g/cc의 완성된 소결체를 얻을 수 있다. The finished molded product is sintered (S160) according to a predetermined condition, thereby obtaining a finished sintered product having a density of 5.0 to 6.0 g / cc.
본 발명에 따른 실시예에서의 소결 온도는 1200~1400℃로 한정한다. The sintering temperature in the examples according to the present invention is limited to 1200 to 1400 占 폚.
상기 소결체의 분석을 통하여 혼합 정도를 판단할 수 있는데, 도 2는 산화인듐 : 산화갈륨 : 산화아연의 혼합 몰비를 1 : 1: 12로 하여 혼합하는 경우로써 1400℃에서 소결을 실시한 결과에 대한 것이다. FIG. 2 is a graph showing the results of sintering at 1400 ° C. in the case of mixing indium oxide: gallium oxide: zinc oxide at a mixing molar ratio of 1: 1: 12 .
도 2를 참조하면, 붉은색으로 표시된 부분은 InGaZn6O9에 대한 엑스선 회절 분석 결과 그래프이고, 파랑색으로 표시된 부분은 InGaZn5O8에 대한 엑스선 회절 분석 결과 그래프를 나타낸 것이다. 그리고, 회색으로 표시된 부분은 상기 몰비로 혼합하여 제조한 복합 금속 산화물 분말에 대한 것이다. 도 2에서 InGaZn6O9, InGaZn5O8의 경우 모두 2θ의 값이 약 30~35의 값을 가질 때 피크가 발생하는 것을 알 수 있다. 상기 산화인듐, 산화갈륨 및 산화아연의 몰비로 1 : 1 : 12를 원자비(atomic ratio)로 환산하면 대략 1 : 1 : 6을 만족하는데, InGaZn6O9의 피크에 해당하는 부분 근처에서 회색의 피크가 있는 것으로 보아 균일하게 혼합된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, the red portion is a graph of X-ray diffraction analysis for InGaZn 6 O 9 , and the blue portion is a graph of X-ray diffraction analysis result of InGaZn 5 O 8 . The gray portions are for the composite metal oxide powder prepared by mixing at the above-mentioned molar ratio. In FIG. 2, in the case of InGaZn 6 O 9 and InGaZn 5 O 8 , a peak occurs when the value of 2? Has a value of about 30 to 35. A ratio of 1: 1: 12 in terms of molar ratio of indium oxide, gallium oxide and zinc oxide is approximately 1: 1: 6 in terms of an atomic ratio, and gray in the vicinity of the peak of InGaZn 6 O 9 It can be seen that they are uniformly mixed.
본 발명에 따른 실시예는 InGaZnXOX+3의 조성에서 X>5를 만족하는 경우에 더욱 효과적인데, 만약 X값이 5 이하인 경우에는 충분한 확산이 가능하여 균일하게 혼합될 수 있으므로 굳이 본 발명에 따른 실시예서와 같은 과정을 거칠 필요가 없다. 즉, X의 값이 5 이하인 경우에도 본 발명의 실시예가 적용될 수는 있으나, 일반적인 공정에 의한 경우와 분말 혼합 정도가 큰 차이가 없다.The embodiment according to the present invention is more effective when X> 5 in the composition of InGaZn X O X + 3. If the X value is 5 or less, sufficient diffusion is possible and the mixture can be uniformly mixed. Therefore, There is no need to go through the same procedure as in the embodiment according to FIG. That is, even when the value of X is 5 or less, the embodiment of the present invention can be applied.
이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .
Claims (7)
산화인듐(In2O3) 및 산화갈륨(Ga2O3)의 혼합물과 산화아연 (ZnO)을 몰비로 1:5~10 으로 준비하는 단계;
상기 산화물들을 1차 분쇄하여, 상기 1차 분쇄된 산화물들의 크기가 적합한지를 판단하고, 상기 적합성 판단에서 적합하지 않다고 판단되는 경우에는 2차 분쇄를 실시하고, 적합하다고 판단되는 경우에는 하소하는 단계;
상기 분쇄된 산화물 분말을 압축 및 성형하는 단계; 및
상기 압축 및 성형된 산화물 분말을 소결하는 단계를 포함하는 복합 금속 산화물 소결체 제조방법이되,
상기 1차 분쇄된 산화물들의 입경이 1㎛ 이하인 경우, 적합하다고 판단하는 것인 복합 금속 산화물 소결체 제조방법.InGaZn X O X + 3 ,
Preparing a mixture of indium oxide (In 2 O 3 ) and gallium oxide (Ga 2 O 3 ) and zinc oxide (ZnO) in a molar ratio of 1: 5 to 10;
A step of firstly grinding the oxides to judge whether the size of the primary pulverized oxides is appropriate, performing a second grinding when it is judged to be unsuitable in the judging of conformity, and calcining if it is judged to be suitable;
Compressing and molding the pulverized oxide powder; And
And sintering the compacted and compacted oxide powder. The method of producing the composite metal oxide sintered body according to claim 1,
And when the particle diameter of the primary pulverized oxides is not more than 1 탆, it is judged that it is suitable.
상기 하소하는 단계는,
500~1000℃의 온도 범위에서 1~3시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 금속 산화물 소결체 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the calcining comprises:
Wherein the calcination is carried out at a temperature of 500 to 1000 占 폚 for 1 to 3 hours.
상기 1차 분쇄 단계에서는,
산화물 분말 입경이 1~10㎛인 것을 특징으로 하는 복합 금속 산화물 소결체 제조방법.The method according to claim 1,
In the primary pulverization step,
Wherein the oxide powder has a particle diameter of 1 to 10 占 퐉.
상기 적합성을 판단하는 단계는,
상기 금속 산화물의 조성 및 크기에 따라 상기 복합 금속 산화물을 만들 수 없는 영역이 존재하지 않는 경우에 적합한 것으로 판단하고, 상기 복합 금속 산화물을 만들 수 없는 영역이 존재하는 경우에 부적합한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 복합 금속 산화물 소결체 제조방법.The method according to claim 1,
The method of claim 1,
It is determined that the composite metal oxide is not suitable for a region where the composite metal oxide can not be formed depending on the composition and the size of the metal oxide. Wherein the composite metal oxide sintered body has a thickness of 10 to 20 nm.
상기 소결하는 단계는,
1200~1400℃의 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 금속 산화물 소결체 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the sintering step comprises:
Wherein the heat treatment is performed in a temperature range of 1200 to 1400 占 폚.
상기 X의 값이 5이상인 것을 특징으로 하는 복합 금속 산화물 소결체 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the value of X is 5 or more.
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