KR20150097478A - Zinc oxide-based transparent conductive film - Google Patents

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구니히코 나카타
쇼헤이 홋타
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 산화아연계 투명 도전막으로서, 그 막을 구성하는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고, 그 막에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이며, 그 막에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 이고, 캐리어 전자 농도가 3.60 × 1020-3 이하이며, 이동도가 43.0 ㎠/Vs 이상이며, 및 비저항이 5.00 × 10-4 Ω·㎝ 이하인 산화아연계 투명 도전막.
M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자
A zinc oxide based transparent conductive film comprising a zinc atom, an oxygen atom, and M defined below, wherein the total number of atoms constituting the film is selected from the group consisting of zinc atom number, oxygen atom number, titanium atom number, gallium The total number of atoms and the number of aluminum atoms is 99% or more, and the number of titanium atoms, the number of gallium atoms, and the number of gallium atoms, The ratio of the total number of atoms of aluminum atoms ((number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) 100) or less, and titanium atoms, gallium atoms, and the number of titanium atoms of at least 50% with respect to the total atom number of aluminum atoms contained in the film, the electron carrier concentration was 3.60 × 10 20-3 or less, mobility is 43.0 ㎠ / Vs or more And a specific resistance of 5.00 x 10 < -4 > OMEGA .cm or less.
M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom

Description

산화아연계 투명 도전막{ZINC OXIDE-BASED TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}Zinc oxide-based transparent conductive film [0002]

본 발명은, 적외 영역에서의 투과율이 높아, 태양전지 등의 용도에 유용한 산화아연계 투명 도전막에 관한 것이다.The present invention relates to a zinc oxide based transparent conductive film which has a high transmittance in an infrared region and is useful for applications such as solar cells.

투명 도전막은, 가시광 투과성과 전기 전도성을 겸비한 막이고, 태양전지나 액정 표시 소자, 수광 소자의 전극 등 폭넓은 분야에서 이용되고 있다. 투명 도전막으로는, In2O3 계로 불리는 산화인듐에 산화주석을 첨가한 ITO 막이, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 펄스 레이저 디포지션 (PLD) 법, 일렉트론 빔 (EB) 증착법, 스프레이법 등의 성막 방법에 의해 제조되고, 또 이용되고 있다. 그러나, 원료가 되는 인듐이 레어 메탈이고, 자원량, 가격 등에 문제가 있기 때문에, ITO 막을 대신할 막이 요구되고 있다.The transparent conductive film is a film having visible light transmittance and electric conductivity, and is used in a wide range of fields such as a solar cell, a liquid crystal display element, and an electrode of a light receiving element. As the transparent conductive film, an ITO film in which tin oxide is added to indium oxide, which is referred to as In 2 O 3 system, is formed by a sputtering method, an ion plating method, a pulsed laser deposition (PLD) method, an electron beam (EB) Are manufactured and used by a film forming method. However, indium used as a raw material is rare metal, and there is a problem in terms of resource amount, price, etc., and therefore, a film to replace the ITO film is required.

이와 같은 ITO 막의 가장 유력한 대체 재료로서, ZnO 계로 불리는 산화아연에 알루미늄을 첨가한 AZO, 산화아연에 갈륨을 첨가한 GZO 등의 산화아연계 막을 들 수 있다. 이들 In2O3 계, ZnO 계 등의 투명 도전 재료는, n 형 반도체이고, 캐리어 전자가 존재해, 그 이동이 전기 전도에 기여한다. 이와 같은 산화물 투명 도전막 중의 캐리어 전자는 적외선을 반사하거나 흡수하거나 한다.As a most promising alternative material for such an ITO film, a zinc oxide-based film such as AZO in which aluminum is added to zinc oxide, which is referred to as ZnO-based, and GZO in which zinc oxide is added to gallium oxide. These transparent conductive materials such as In 2 O 3 -based, ZnO-based, and the like are n-type semiconductors, and carrier electrons exist, and their movement contributes to electric conduction. The carrier electrons in such an oxide transparent conductive film reflect or absorb infrared rays.

따라서, 이들 막은, 캐리어 전자 농도가 높은 산화물 투명 도전막이고, 캐리어 전자 농도에서 기인하는 플라즈마 흡수, 근적외역의 파장에서의 반사 흡수 특성 등이 우수하다. 그 때문에, 이들 막은, 자동차 창유리, 건축물의 창유리 등에 사용하는 열선 반사막, 각종 대전 방지막, 냉동 쇼케이스 등의 방담용 투명 발열체 등으로서도 이용되고 있다.Therefore, these films are oxide-transparent conductive films having a high carrier electron concentration, and are excellent in plasma absorption due to the carrier electron concentration and reflection and absorption characteristics at the wavelengths of the near infrared region. Therefore, these films are also used as a transparent heat generating element for anti-fogging such as a heat ray reflecting film used for automobile window glass, a window glass of a building, various antistatic films, and a refrigeration showcase.

최근 산화물 투명 도전막은, 태양전지, 광 검출 소자 등에 이용되고 있다. 그러나, 이들 용도에서는, 가시 영역의 투과성뿐만 아니라, 근적외 영역의 투과성도 중요시되기 때문에, 산화아연계의 막은 이들 용도에 대해 최선의 재료라고는 할 수 없다.Recently, an oxide transparent conductive film has been used in solar cells, photodetecting devices, and the like. However, in these applications, not only the permeability of the visible region but also the permeability of the near-infrared region are important, so that the zinc oxide-based film is not the best material for these uses.

태양전지의 최대 과제는 변환 효율이고, 변환 효율을 향상시키기 위해서는 충분히 이용되고 있지 않은 근적외 영역의 태양광을 얼마나 이용할 수 있는지가 중요하다.The greatest challenge of solar cells is the conversion efficiency, and it is important how much solar light can be used in the near infrared region, which is not fully utilized to improve the conversion efficiency.

그런데, 막 중에 캐리어 전자가 다량으로 존재하면, 그 막은 적외선을 반사 및 흡수하기 쉽다 (비특허문헌 1 및 2). 즉, 캐리어 전자 농도가 높아지면 근적외선의 투과율이 저하한다. 근적외선의 투과율을 저하시키지 않기 위해서는, 캐리어 전자 농도를 4.0 × 1020-3 이하, 바람직하게는 3.8 × 1020-3 이하로 할 것이 요구된다.However, if a large number of carrier electrons exist in the film, the film easily reflects and absorbs infrared rays (Non-Patent Documents 1 and 2). That is, when the carrier electron concentration is high, the transmittance of the near infrared rays decreases. In order not to lower the transmittance of near infrared rays, it is required to set the carrier electron concentration to 4.0 x 10 20 cm -3 or less, preferably 3.8 x 10 20 cm -3 or less.

또한, 물질의 비저항 ρ 는, 캐리어 전자 농도 n 과 캐리어 전자의 이동도 μ 의 곱에 의존한다 (1/ρ = enμ, e 는 전하 소량 (素量)). 근적외선의 투과성을 높이기 위해서 캐리어 전자 농도를 낮게 하면, 비저항 ρ 를 작게 하기 위해서 이동도 μ 를 크게 할 필요가 있다.Further, the specific resistivity rho of the material depends on the product of the carrier electron concentration n and the mobility m of the carrier electrons (1 / rho = enu, e being a small charge amount). If the concentration of carrier electrons is lowered in order to increase the transmittance of near infrared rays, it is necessary to increase the mobility μ in order to reduce the resistivity p.

산화아연계 등의 n 형 반도체의 이동도는, 주로 이온화 불순물 산란, 입계 산란, 중성 불순물 산란 등에 지배되고 있다고 생각되고 있다 (이온 상태로 포함되는 불순물을 이온화 불순물, 주위에 여분의 산소가 흡착되어 중성 상태로 포함되는 불순물을 중성 불순물이라고 칭한다) (비특허문헌 3 및 4).The mobility of an n-type semiconductor such as a zinc oxide-based semiconductor is considered to be mainly dominated by ionization impurity scattering, intergranular scattering, neutral impurity scattering, and the like (impurities contained in the ion state are ionized impurities, The impurities contained in the neutral state are referred to as neutral impurities) (Non-Patent Documents 3 and 4).

산화아연계 재료를 사용해도, 스퍼터시에 산소의 도입량을 증가시켜 성막하는 방법에 의해, 캐리어 전자 농도가 낮은 막, 요컨대 근적외선의 투과율이 높은 막을 제조할 수는 있다. 그러나, 이 방법에서는, 산소에 의한 중성 불순물이 증대해, 이동도가 현저하게 저하한다. 그 때문에, 캐리어 전자 농도뿐만 아니라 이동도도 저하하기 때문에, 비저항이 상승하게 된다.A film having a low carrier electron concentration, that is, a film having a high transmittance of near infrared rays can be produced by a method of forming a film by increasing the amount of oxygen introduced at the time of sputtering even when using a zinc oxide-based material. However, in this method, the neutral impurities due to oxygen are increased and the mobility is remarkably lowered. As a result, not only the carrier electron concentration but also the mobility decreases, so that the specific resistance increases.

한편, 이것 이외의 방법으로서, 알루미늄 도프 산화아연 (AZO) 및 갈륨 도프 산화아연 (GZO) 에 있어서, 도펀트 (알루미늄 또는 갈륨) 의 첨가량을 적게 해 캐리어 전자 농도를 낮게 하는 방법이 알려져 있다. 이 방법에서는, 이온화 불순물 산란을 저감하여 이동도를 높임으로써, 저저항을 유지한 채 저캐리어 농도 및 고이동도가 실현된다고 기대되었다 (비특허문헌 5 ∼ 9).On the other hand, as another method, there is known a method of decreasing the carrier electron concentration by decreasing the amount of the dopant (aluminum or gallium) added to the aluminum-doped zinc oxide (AZO) and the gallium-doped zinc oxide (GZO). In this method, low carrier concentration and high mobility were expected to be realized while reducing the resistance by reducing the ionization impurity scattering and increasing the mobility (Non-Patent Documents 5 to 9).

이동도가 주로 이온화 불순물 산란에 의해 지배되고 있다고 생각하면, 이동도는 캐리어 전자 농도의 -2/3 승에 비례하기 때문에, 이동도는 캐리어 전자 농도의 감소와 함께 증가할 것이다. 그러나, 가장 저저항화한다고 생각되는 양의 갈륨 또는 알루미늄을 도프한 막에서는, 캐리어 전자 농도의 감소에 따라 이동도가 저하하고, 그 결과 비저항이 상승한다 (비특허문헌 5 ∼ 9). 이것은, 이온화 불순물 산란만이 지배적 인자가 아니고, 중성 불순물 산란 또는 입계 산란이 비저항에 영향을 주고 있기 때문이라고 추찰된다.If mobility is dominated mainly by ionization impurity scattering, mobility will increase with decreasing carrier electron concentration because mobility is proportional to -2/3 power of carrier electron concentration. However, in a film doped with gallium or aluminum which is considered to have the lowest resistance, the mobility decreases with the decrease of the carrier electron concentration, and as a result, the resistivity increases (Non-Patent Documents 5 to 9). This is presumably because only ionized impurity scattering is not a dominant factor and neutral impurity scattering or interstitial scattering affects the resistivity.

비특허문헌 10 에는, 붕소를 도프한 산화아연계 투명 도전막이 기재되어 있고, 이 막은, 캐리어 전자 농도가 2 × 1020-3, 이동도가 60 ㎠/Vs 및 비저항이 4 × 10-4 Ω·㎝ 인 것이 기재되어 있다. 비특허문헌 11 및 12 에는, 알루미늄을 도프한 산화아연계 투명 도전막이 기재되어 있고, 이들 막은 이동도가 40 ∼ 67 ㎠/Vs 및 비저항이 3.8 × 10-4 Ω·㎝ 이하인 것이 기재되어 있다.Non-Patent Document 10 describes a zinc oxide-based transparent conductive film doped with boron, which has a carrier electron concentration of 2 x 10 20 cm -3 , a mobility of 60 cm 2 / Vs and a specific resistance of 4 x 10 -4 Ω · cm. Non-Patent Documents 11 and 12 disclose a zinc oxide-based transparent conductive film doped with aluminum. These films have a mobility of 40 to 67 cm 2 / Vs and a specific resistance of 3.8 × 10 -4 Ω · cm or less.

그러나, 붕소를 도프한 비특허문헌 10 의 막은 화학적 내구성이 열등하여, 실용에 견딜 수 없다. 알루미늄을 도프한 비특허문헌 11 및 12 의 막은, 알루미늄의 도프량이 적어 화학 내구성이 열등하다. 또한, 비특허문헌 12 의 막은 실리콘 배리어층이 형성되어 있고, 제조 프로세스도 번잡해진다.However, the film of the non-patent document 10 doped with boron is inferior in chemical durability and can not withstand practical use. The membranes of non-patent documents 11 and 12 doped with aluminum have a low doping amount of aluminum and are inferior in chemical durability. Further, the film of the non-patent document 12 has the silicon barrier layer formed, and the manufacturing process becomes complicated.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 화학적 내구성 및 근적외 영역의 투과성이 개선된 산화아연계 투명 도전막이 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 1 의 투명 도전막은, 화학적 내구성 및 근적외 영역의 투과성에 대해 개선되어 있지만, 시트 저항과 막두께로부터 산출하면, 비저항이 가장 낮은 것이라도 7.4 × 10-4 ∼ 8.0 × 10-4 Ω·㎝ 정도이다. 이것은, 투명 도전막으로서 사용하기에는 지나치게 높은 값이다.For example, Patent Document 1 describes a zinc oxide based transparent conductive film having improved chemical durability and near-infrared region transmittance. However, although the transparent conductive film of Patent Document 1 is improved in chemical durability and transparency in the near infrared region, it can be calculated from the sheet resistance and film thickness to be 7.4 × 10 -4 to 8.0 × 10 -4 Ω · cm. This is an excessively high value for use as a transparent conductive film.

이와 같이, 근적외 영역 (800 ∼ 2500 ㎚) 에 있어서도 투과성이 우수하고, 또한 저저항이며, 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 도 우수한 산화아연계 투명 도전막은 존재하지 않는다. As described above, there is no transparent oxide electroconductive transparent conductive film having excellent permeability, low resistance, and excellent chemical durability (heat and humidity resistance and heat resistance) even in the near infrared region (800 to 2500 nm).

일본 공개특허공보 2012-92003호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2012-92003

투명 도전막의 기술, 일본 학술 진흥회 편저, 오움사, p.56 ∼ 60 Technology of Transparent Conductive Film, Compiled by Japan Academic Promotion Association, Oompa, p.56 ~ 60 초효율 태양전지·관련 재료의 최전선, p.68 ∼ 71 Ultrafine Solar Cells, Frontiers of Related Materials, p.68 ~ 71 초효율 태양전지·관련 재료의 최전선 (시엠시 출판), p.65 ∼ 68 Frontiers of ultra-efficient solar cells and related materials (SHM Co., Ltd.), p.65 ~ 68 최신 투명 도전막 대전집 (재료별 특성과 대체 전망/리사이클·공정별 노하우·응용별 요구 특성 등) (정보 기구) p.87 The latest transparent conductive film charging house (characteristics of material and substitute prospect / know-how by recycling, process, demand characteristics by application) (Information equipment) p.87 TOSOH Research & Technology Review Vol.54 (2010)  TOSOH Research & Technology Review Vol.54 (2010) 월간 디스플레이 1999년 9월호 14 페이지 Monthly Display September 1999 issue 14 page 응용 물리 제 61 권 제12호 (1992)  Applied Physics Volume 61, Issue 12 (1992) Japanese Journal of Applied Physics Vol.47, No.7, 2008, pp.5656-5658  Japanese Journal of Applied Physics Vol.47, No.7, 2008, pp.5656-5658 Journal of Non-Crystalline Solids 218 (1997), pp.323-328  Journal of Non-Crystalline Solids 218 (1997), pp. 233-328 Jpn. J. Appl. Phys. Vol.34 (1995) Part 1, No.7A, pp.3623-3627  Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 34 (1995) Part 1, No. 7A, pp. 3623-3627 J. Appl. Phys., Vol.95, No.4, 15 February 2004, pp.1911-1917  J. Appl. Phys., Vol. 95, No. 4, 15 February 2004, pp. 1911-1917 JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 107, 013708(2010), 013708-1 ∼ 013708-8  JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 107, 013708 (2010), 013708-1 to 013708-8

본 발명의 과제는, 근적외 영역 (800 ∼ 2500 ㎚) 에 있어서도 투과성이 우수하고, 또한 저저항이며, 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 도 우수한 산화아연계 투명 도전막을 제공하는 것에 있다. The object of the present invention is to provide a transparent oxide conductive film of zinc oxide which is excellent in permeability even in the near infrared region (800 to 2500 nm), low in resistance, and also excellent in chemical durability (heat and humidity resistance and heat resistance).

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 실시한 결과, 이하의 구성으로 이루어지는 해결 수단을 찾아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, found a solution comprising the following constitution, and have completed the present invention.

(1) 아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 산화아연계 투명 도전막으로서, 그 막을 구성하는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고, 그 막에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이며, 그 막에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 이고, 캐리어 전자 농도가 3.60 × 1020-3 이하이며, 이동도가 43.0 ㎠/Vs 이상이고, 및 비저항이 5.00 × 10-4 Ω·㎝ 이하인 산화아연계 투명 도전막.(1) A zinc oxide based transparent conductive film comprising zinc atoms, oxygen atoms, and M defined below, wherein the number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, and the number of titanium atoms , The total number of gallium atoms and aluminum atoms is 99% or more, and the total number of atoms of the zinc atoms, the titanium atoms, the gallium atoms and the aluminum atoms contained in the film is the number of titanium atoms, gallium The ratio of (the number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) / (the number of zinc atoms + the number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) 100) of the total number of atoms of the atomic number and the number of aluminum atoms was 1.3% Or more and 2.0% or less, and the number of titanium atoms is at least 50% and the carrier electron concentration is 3.60 x 10 20 cm -3 or less based on the total number of atoms of titanium atoms, gallium atoms, and aluminum atoms contained in the film, Mobility of 43.0 ㎠ / Vs Shape, and the resistivity of 5.00 × 10 -4 Ω · ㎝ than zinc oxide based transparent conductive film.

M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom

(2) 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 1.9 % 이하인, (1)에 기재된 산화아연계 투명 도전막.(2) The ratio of the total number of atoms of the titanium atom number, the gallium atom number, and the aluminum atom number (((number of titanium atoms + number of gallium atoms The number of zinc atoms, the number of zinc atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms, and the number of aluminum atoms) × 100) is 1.3% or more and 1.9% or less.

(3) 500 ㎚ 의 막두께에 있어서의 시트 저항이 10 Ω/□ 이하인, (1) 또는 (2) 에 기재된 산화아연계 투명 도전막.(3) The transparent conductive film made of zinc oxide based on (1) or (2), wherein the sheet resistance at a film thickness of 500 nm is 10 Ω / □ or less.

(4) 아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 소결체로서, 그 소결체를 구성하는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고, 그 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이고, 그 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 이고, 상대 밀도가 96.5 % 이상이고, L*a*b* 표 색계에 있어서의 b* 가 0.00 이상, L* 가 46.00 이하인 소결체.(4) A sintered body comprising a zinc atom, an oxygen atom, and M defined below, wherein the number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, the number of titanium atoms, and the number of gallium atoms And the total number of aluminum atoms is 99% or more, and the number of titanium atoms, the number of gallium atoms, and the number of gallium atoms, the number of gallium atoms, and the number of gallium atoms relative to the total number of atoms of zinc atoms, (Number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) x 100) of 1.3 to 2.0% , The number of titanium atoms is at least 50% and the relative density is at least 96.5% with respect to the total number of atoms of the titanium atoms, the gallium atoms and the aluminum atoms contained in the sintered body, and the L * a * b * b * is 0.00 or more, L * 46.00 or less sintered body.

M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom

(5) 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 1.9 % 이하인, (4)에 기재된 소결체.(5) The ratio of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms to the total number of atoms of zinc atoms, titanium atoms, gallium atoms, and aluminum atoms ((number of titanium atoms + number of gallium atoms + Number of aluminum atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) x 100) is 1.3% or more and 1.9% or less.

(6) 아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 소결체를 제조하는 방법으로서, 아연원 (亞鉛源) 과 M 원 (源) 을 포함하는 원료를 형 (型) 에 넣는 공정으로서, M 원이 하기의 (i) ∼ (iv) 로 나타내는 어느 것이고,(6) A method for producing a sintered body containing a zinc atom, an oxygen atom and M defined below, comprising the steps of putting a raw material containing a zinc source and an M source into a mold, As the process, the M source is represented by (i) to (iv) below,

(i) 저원자가 산화티탄, 티탄블랙, 탄화티탄 및 질화티탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 티탄원,(i) at least one titanium source selected from the group consisting of low valence titanium oxide, titanium black, titanium carbide and titanium nitride,

(ii) 상기 티탄원과, 산화갈륨 및 질화갈륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 갈륨원으로 이루어지는 혼합물,(ii) a mixture of the titanium source and at least one gallium source selected from the group consisting of gallium oxide and gallium nitride,

(iii) 상기 티탄원과, 산화알루미늄과 탄화알루미늄과 질화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,(iii) a mixture of the titanium source, at least one aluminum source selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum carbide and aluminum nitride,

(iv) 상기 티탄원과, 상기 갈륨원과, 상기 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,(iv) mixing the titanium source, the gallium source, and the aluminum source,

진공 중 또는 불활성 분위기 중에서, 900 ∼ 1200 ℃ 의 온도, 20 ㎫ ∼ 50 ㎫ 의 압력으로, 2 ∼ 5 시간, 형 중의 원료를 핫 프레스 소결하는 공정을 포함하는 방법으로서, 소결체에 포함되는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고, 그 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이며, 그 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 인 소결체의 제조 방법.Press-sintering a raw material in a mold at a temperature of 900 to 1200 占 폚 and a pressure of 20 to 50 MPa in a vacuum or in an inert atmosphere for 2 to 5 hours, wherein the total number of atoms contained in the sintered body The total number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms is 99% or more, and the number of zinc atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms (Number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms) of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms, and the number of aluminum atoms + The number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) x 100) is not less than 1.3% and not more than 2.0%, the number of titanium atoms is less than the total number of titanium atoms, gallium atoms and aluminum atoms contained in the sintered body A method for producing a sintered body of 50%.

M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom

(7) 아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 소결체를 제조하는 방법으로서, 아연원과 M 원을 포함하는 원료를 다이스에 넣는 공정으로서, M 원이 하기의 (i) ∼ (iv) 로 나타내는 어느 것이고,(7) A process for producing a sintered body containing a zinc atom, an oxygen atom, and M as defined below, comprising the step of putting a raw material containing a zinc source and an M source into a die, To (iv)

(i) 저원자가 산화티탄, 티탄블랙, 탄화티탄 및 질화티탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 티탄원,(i) at least one titanium source selected from the group consisting of low valence titanium oxide, titanium black, titanium carbide and titanium nitride,

(ii) 상기 티탄원과, 산화갈륨 및 질화갈륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 갈륨원으로 이루어지는 혼합물,(ii) a mixture of the titanium source and at least one gallium source selected from the group consisting of gallium oxide and gallium nitride,

(iii) 상기 티탄원과, 산화알루미늄과 탄화알루미늄과 질화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,(iii) a mixture of the titanium source, at least one aluminum source selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum carbide and aluminum nitride,

(iv) 상기 티탄원과, 상기 갈륨원과, 상기 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,(iv) mixing the titanium source, the gallium source, and the aluminum source,

900 ∼ 1200 ℃ 의 온도, 20 ㎫ ∼ 50 ㎫ 의 압력으로, 5 ∼ 30 분간, 다이스 중의 원료를 방전 플라즈마 소결하는 공정을 포함하는 방법으로서, 소결체에 포함되는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고, 그 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이고, 그 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 인 소결체의 제조 방법.A step of sintering a raw material in a die at a temperature of 900 to 1200 占 폚 and a pressure of 20 to 50 MPa for 5 to 30 minutes by discharge plasma sintering, , The total number of oxygen atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms is 99% or more, and the total atom number of zinc atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms (The number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) / (the number of zinc atoms + the number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of gallium atoms + the number of gallium atoms) The number of titanium atoms is at least 50% with respect to the total number of atoms of titanium atoms, gallium atoms and aluminum atoms contained in the sintered body, method.

M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom

(8) 아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 소결체를 제조하는 방법으로서, 아연원과 M 원을 포함하는 원료를 금속제의 캡슐 내에, 그 원료의 충전율이 50 % 이상이 되도록 충전하는 공정으로서, M 원이 하기의 (i) ∼ (iv) 로 나타내는 어느 것이고,(8) A method for producing a sintered body including a zinc atom, an oxygen atom and M defined below, wherein a raw material containing a zinc source and an M source is contained in a metal capsule in an amount of 50% Wherein the M source is any of the following (i) to (iv)

(i) 저원자가 산화티탄, 티탄블랙, 탄화티탄 및 질화티탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 티탄원,(i) at least one titanium source selected from the group consisting of low valence titanium oxide, titanium black, titanium carbide and titanium nitride,

(ii) 상기 티탄원과, 산화갈륨 및 질화갈륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 갈륨원으로 이루어지는 혼합물,(ii) a mixture of the titanium source and at least one gallium source selected from the group consisting of gallium oxide and gallium nitride,

(iii) 상기 티탄원과, 산화알루미늄과 탄화알루미늄과 질화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,(iii) a mixture of the titanium source, at least one aluminum source selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum carbide and aluminum nitride,

(iv) 상기 티탄원과, 상기 갈륨원과, 상기 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,(iv) mixing the titanium source, the gallium source, and the aluminum source,

불활성 가스 분위기하, 충전한 원료를 50 ㎫ 이상으로 가압하면서 900 ∼ 1400 ℃ 에서 1 ∼ 4 시간, 캡슐 열간 등방 가압 소결을 실시하는 공정을 포함하는 방법으로서, And a step of subjecting the capsule raw material to hot isostatic pressing at 900 to 1400 캜 for 1 to 4 hours while pressurizing the charged raw material in an inert gas atmosphere to 50 MPa or more,

소결체에 포함되는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고, 그 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이고, 그 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 인 소결체의 제조 방법.Wherein the total of the number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms is 99% or more, the number of zinc atoms contained in the sintered body, The ratio ((number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) / (number of titanium atoms) of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms to the total number of atoms of titanium atoms, The number of zinc atoms + the number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) x 100) is not less than 1.3% and not more than 2.0%, and the total number of atoms of titanium atom, gallium atom and aluminum atom contained in the sintered body Wherein the number of titanium atoms is at least 50%.

M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom

(9) 상기 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 1.9 % 이하인, (6) ∼ (8) 중 어느 하나에 기재된 제조 방법.(9) the ratio of the total number of atoms of the titanium atom number, the number of gallium atoms and the number of the aluminum atoms (((number of titanium atoms + number of gallium atoms) to the total number of atoms of the zinc atoms, (6) to (8), wherein the number of atoms is the number of atoms + the number of aluminum atoms / (the number of zinc atoms + the number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) × 100) .

(10) 상기 (4) 또는 (5) 에 기재된 소결체를, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 또는 일렉트론 빔 증착법에 제공하여, 산화아연계 투명 도전막을 형성하는 공정을 포함하는, 산화아연계 투명 도전막의 형성 방법.(10) A process for producing a transparent electroconductive film of a zinc oxide-based transparent conductive film, which comprises the step of providing a sintered body according to (4) or (5) above to a sputtering method, an ion plating method or an electron beam vapor deposition method, Way.

(11) 투명 기재 상에, (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 산화아연계 투명 도전막을 구비하는, 투명 도전성 기판.(11) A transparent conductive substrate comprising the zinc oxide based transparent conductive film according to any one of (1) to (3) on a transparent substrate.

(12) 전극층을 형성한 기판 또는 전극성을 구비한 금속 기판 상에, p 형 반도체로 이루어지는 광 흡수층, n 형 반도체로 이루어지는 중간층, n 형 반도체로 이루어지는 창층, 및 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 산화아연계 투명 도전막으로 이루어지는 투명 도전막층이, 이 순서로 적층되어 있는 화합물계 태양전지.(12) A light-emitting device comprising a light absorbing layer made of a p-type semiconductor, an intermediate layer made of an n-type semiconductor, a window layer made of an n-type semiconductor, Wherein a transparent conductive film layer made of a zinc oxide based transparent conductive film described in any one of claims 1 to 3 is laminated in this order.

(13) 투명성 기판 상에, (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 산화아연계 투명 도전막으로 이루어지는 투명 전극층, n 형 반도체로 이루어지는 창층, n 형 반도체로 이루어지는 중간층, p 형 반도체로 이루어지는 광 흡수층, 및 금속 전극이, 이 순서로 적층되어 있는 화합물계 태양전지.(13) A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming on a transparent substrate a transparent electrode layer made of a zinc oxide based transparent conductive film according to any one of (1) to (3), a window layer made of an n-type semiconductor, A light absorption layer, and a metal electrode are laminated in this order.

(14) 상기 광 흡수층이, CuInSe2, CuInS2, CuGaSe2, CuGaS2 및 이들의 고용체, 그리고 CdTe 에서 선택되는 적어도 1 개로 이루어지는, (12) 또는 (13) 에 기재된 화합물계 태양전지.(14) The compound solar cell according to (12) or (13), wherein the light absorbing layer is made of at least one selected from CuInSe 2 , CuInS 2 , CuGaSe 2 , CuGaS 2 , solid solutions thereof, and CdTe.

(15) 상기 광 흡수층이, CuZnSe2, CuZnS2, CuSnSe2, CuSnS2 및 이들의 고용체에서 선택되는 적어도 1 개로 이루어지는, (12) 또는 (13) 에 기재된 화합물계 태양전지.(15) The compound solar cell according to (12) or (13), wherein the light absorption layer is made of at least one selected from CuZnSe 2 , CuZnS 2 , CuSnSe 2 , CuSnS 2 and solid solutions thereof.

(16) 제 1 전극층, 광 흡수층 및 제 2 전극층이 이 순서로 적층되고, 그 제 2 전극층측으로부터 입사하는 광에 의해 광기전력을 발생시키는 실리콘계 태양전지에 있어서, 상기 제 1 전극층 및 상기 제 2 전극층 중, 적어도 상기 제 2 전극층이 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 산화아연계 투명 도전막으로 이루어지는, 실리콘계 태양전지.(16) A silicon-based solar cell in which a first electrode layer, a light absorbing layer and a second electrode layer are laminated in this order and a photovoltaic power is generated by light incident from the second electrode layer side, wherein the first electrode layer and the second Wherein at least the second electrode layer of the electrode layer is made of a zinc oxide-based transparent conductive film described in any one of (1) to (3).

(17) 상기 광 흡수층이, 아모르퍼스 실리콘계, 다결정 실리콘계, 및 미결정 실리콘계에서 선택되는 적어도 1 개로 이루어지는, (16) 에 기재된 실리콘계 태양전지.(17) The silicon-based solar cell according to (16), wherein the light-absorbing layer is composed of at least one selected from the group consisting of amorphous silicon type, polycrystalline silicon type, and microcrystalline silicon type.

본 발명에 관련된 산화아연계 투명 도전막은, 근적외 영역 (800 ∼ 2500 ㎚)에 있어서도 투과성이 우수하고, 또한 저저항이며, 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 도 우수하다. 따라서, 본 발명에 관련된 산화아연계 투명 도전막을, 예를 들어 태양전지에 사용하면 종래 이용할 수 없었던 근적외 영역의 태양광 에너지를 고효율로 이용할 수 있고, 광 에너지로부터 전기 에너지로의 변환 효율이 높은 태양전지를 얻을 수 있다.The zinc oxide based transparent conductive film related to the present invention is excellent in permeability, low resistance, and chemical durability (resistance to humid heat and heat) even in the near infrared region (800 to 2500 nm). Therefore, when the transparent conductive oxide based transparent conductive film according to the present invention is used for a solar cell, for example, it is possible to use solar energy in the near infrared region, which has not been conventionally available, with high efficiency, Solar cells can be obtained.

도 1 은 실시예 14 에서 제작한 화합물계 박막 태양전지를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a compound thin film solar cell fabricated in Example 14. Fig.

본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 3.60 × 1020-3 이하의 캐리어 전자 농도, 43.0 ㎠/Vs 이상의 이동도, 및 5.00 × 10-4 Ω·㎝ 이하의 비저항을 갖는다.The zinc oxide based transparent conductive film of the present invention has a carrier electron concentration of 3.60 × 10 20 cm -3 or less, a mobility of 43.0 cm 2 / Vs or more, and a specific resistance of 5.00 × 10 -4 Ω · cm or less.

상기와 같이, 근적외선의 투과를 저하시키지 않기 위해서는, 캐리어 전자 농도를 4.0 × 1020-3 이하로 할 필요가 있다. 종래의 ITO 막, AZO 막, GZO 막 등은 저저항이지만, 통상 캐리어 전자 농도가 6.0 × 1020-3 이상이기 때문에, 1000 ㎚ 이상의 파장을 갖는 근적외선을 흡수하거나 반사하거나 해, 투과성이 매우 낮은 것이다.As described above, in order not to lower the transmission of near infrared rays, it is necessary to set the carrier electron concentration to 4.0 x 10 20 cm -3 or less. The conventional ITO film, AZO film, GZO film and the like have a low resistance. Since the carrier electron concentration is usually 6.0 x 10 20 cm -3 or more, it absorbs or reflects near infrared rays having a wavelength of 1000 nm or more, will be.

그래서, 근적외 영역에 있어서의 투과성을 향상시키기 위해서, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막에 있어서는, 캐리어 전자 농도가 3.60 × 1020-3 이하이다. 이와 같이, 캐리어 전자 농도가 낮으면 적외선을 흡수하거나 반사하거나 하기 어려워져, 투과성이 향상된다. 본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 바람직하게는 3.30 × 1020-3 이하, 보다 바람직하게는 3.10 × 1020-3 이하의 캐리어 전자 농도를 갖는다.Therefore, in order to improve the transmittance in the near infrared region, the carrier electron concentration in the zinc oxide based transparent conductive film of the present invention is 3.60 x 10 20 cm -3 or less. As described above, when the carrier electron concentration is low, it becomes difficult to absorb or reflect infrared rays, and the transmittance is improved. The zinc oxide based transparent conductive film of the present invention preferably has a carrier electron concentration of 3.30 × 10 20 cm -3 or less, more preferably 3.10 × 10 20 cm -3 or less.

또, 물질의 비저항은, 상기 서술한 바와 같이, 캐리어 전자 농도 n 과 캐리어 전자의 이동도 μ 의 곱에 의존한다 (1/ρ = enμ, e 는 전하 소량). 따라서, 근적외 영역에 있어서의 투과성을 향상시키기 위해서 캐리어 전자 농도를 낮게 하면, 이동도를 크게 하지 않으면 비저항이 상승하여, 투명 도전막으로서의 용도로 사용할 수 없게 된다.The resistivity of the material depends on the product of the carrier electron concentration n and the mobility μ of the carrier electrons as described above (1 / p = enμ, e is the charge amount). Therefore, if the concentration of carrier electrons is lowered in order to improve the transmittance in the near-infrared region, unless the mobility is increased, the resistivity increases and the film can not be used as a transparent conductive film.

그래서, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 캐리어 전자 농도가 3.60 × 1020-3 이하로 낮은 것이지만, 이동도는 43.0 ㎠/Vs 이상으로 큰 것이다. 또한, 종래의 ITO 막의 이동도는 약 20 ∼ 30 ㎠/Vs 이기 때문에, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막은 큰 이동도를 갖는 것을 알 수 있다.Thus, the zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention has a carrier electron concentration of 3.60 x 10 20 cm -3 or less, but the mobility is as large as 43.0 cm 2 / Vs or more. In addition, since the conventional ITO film has a mobility of about 20 to 30 cm 2 / Vs, it can be seen that the zinc oxide based transparent conductive film of the present invention has a large mobility.

이와 같이, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 캐리어 전자 농도가 3.60 × 1020-3 이하로 낮아도, 43.0 ㎠/Vs 이상의 큰 이동도를 갖기 때문에, 비저항이 5.00 × 10-4 Ω·㎝ 이하이고, 저저항이다.As described above, since the zinc oxide based transparent conductive film of the present invention has a high mobility of 43.0 cm 2 / Vs or more even when the carrier electron concentration is as low as 3.60 × 10 20 cm -3 or less, the specific resistance is 5.00 × 10 -4 Ω · cm And low resistance.

본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 산화아연계 투명 도전막으로서, 그 막을 구성하는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고, 그 막에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이며, 그 막에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 이고, 캐리어 전자 농도가 3.60 × 1020-3 이하이며, 이동도가 43.0 ㎠/Vs 이상이고, 및 비저항이 5.00 × 10-4 Ω·㎝ 이하인 산화아연계 투명 도전막이다.The zinc oxide based transparent conductive film of the present invention is a zinc oxide based transparent conductive film containing zinc atoms, oxygen atoms and M as defined below, wherein the number of zinc atoms and oxygen The total number of atomic numbers, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms, and the number of aluminum atoms is 99% or more, and the total number of atoms of the zinc atoms, the titanium atoms, the gallium atoms, (The number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) / (the number of zinc atoms + the number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) of the total number of atoms of titanium atoms, ) × 100) is not less than 1.3% and not more than 2.0%, the number of titanium atoms is at least 50% of the total number of atoms of titanium atoms, gallium atoms and aluminum atoms, and the carrier electron concentration is 3.60 × 10 20 -3 or less, and the mobility is 43.0 ㎠ / Vs or more, and the specific resistance is not more than 5.00 × 10 -4 Ω · ㎝ zinc-based transparent conductive oxide film.

M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom

본 발명의 산화아연계 투명 도전막에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대한, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율은, 1.3 % 이상 1.9 % 이하인 것이 바람직하고, 1.4 % 이상 1.9 % 이하인 것이 보다 바람직하다.The total number of atoms of the titanium atom, the gallium atom and the aluminum atom with respect to the total number of atoms of the zinc atom number, the titanium atom number, the gallium atom number and the aluminum atom number contained in the zinc oxide based transparent conductive film of the present invention The ratio is preferably 1.3% or more and 1.9% or less, more preferably 1.4% or more and 1.9% or less.

본 발명의 산화아연계 투명 도전막에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대한 티탄 원자수는, 55 % 이상인 것이 바람직하다.The number of titanium atoms relative to the total number of atoms of the titanium atom number, the gallium atom number, and the aluminum atom number contained in the zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention is preferably 55% or more.

산화아연계 투명 도전막에는, 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 도 요구된다.A chemical durability (heat and humidity resistance and heat resistance) is also required for the transparent oxide conductive film.

동일한 비저항을 갖는 산화아연계 투명 도전막이라도, 캐리어 전자 농도가 낮고 이동도가 높은 막이, 캐리어 전자 농도가 높고 이동도가 낮은 막보다 플라즈마 흡수가 낮기 때문에, 근적외 영역의 투과성이 높다. 캐리어 전자는 외계의 온도 변화, 습도 변화 등에 의해 산소 결손량이 변동하거나, 흡착 산소, 흡착수 등에 트랩되거나 하기 때문에, 캐리어 전자 농도는 변동하기 쉽다.Even in the case of a transparent oxide conductive film having the same specific resistance, the film having a low carrier electron concentration and high mobility has a higher permeability in the near infrared region because the plasma absorption is lower than that of a film having a high carrier electron density and low mobility. Carrier electrons fluctuate in the amount of oxygen deficiency due to changes in the temperature and humidity of the outside world, trapped in adsorbed oxygen, adsorbed water, and the like, so carrier electron concentrations tend to fluctuate.

한편, 이동도는 전자의 움직이기 용이함이고, 외계의 변화에 의해 영향을 잘 받지 않는다. 그 때문에, 투명 도전막의 비저항은, 캐리어 전자에 의존하는 것보다 이동도에 의존하는 편이, 비저항이 외계의 변화에 영향을 잘 받지 않는다. 즉, 동일 조성이고 동일한 비저항의 투명 도전막이라도, 저캐리어 전자 농도 및 고이동도인 투명 도전막이, 고캐리어 전자 농도 및 저이동도의 투명 도전막보다 우수한 화학적 내구성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 티탄의 도프량을 적게 해도, 종래의 AZO 또는 GZO 로 이루어지는 산화아연계 투명 도전막의 화학적 내구성보다 우수한 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 을 갖고 있다.On the other hand, the mobility is easy to move the electrons and is not well affected by the change of the outside world. Therefore, the resistivity of the transparent conductive film depends on the mobility rather than depending on the carrier electrons, and the resistivity is not influenced by the change of the external environment. That is, even a transparent conductive film having the same composition and the same specific resistance, the transparent conductive film having a low carrier electron density and high mobility has a chemical durability better than that of the transparent conductive film having a high carrier electron density and low mobility. Therefore, the zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention has chemical durability (wet heat resistance and heat resistance) superior to the chemical durability of the zinc oxide-based transparent conductive film made of conventional AZO or GZO even when the amount of titanium doped is small.

또, 알루미늄 혹은 갈륨의 싱글 도프에서는, 도프량을 최적 도프량 (알루미늄의 경우에는 도프량 2.0 % (원자수비), 갈륨의 경우에는 도프량 4.4 % (원자수비)) 으로부터 저감시켜도, 이동도는 중성 불순물 산란 및 입계 산란에 지배되므로, 이동도는 결코 커지지 않는다.In the single doping of aluminum or gallium, even if the doping amount is reduced from the optimum amount of doping (the doping amount is 2.0% (atomic ratio) in the case of aluminum and the doping amount is 4.4% (atomic ratio) in the case of gallium) Since it is dominated by neutral impurity scattering and grain boundary scattering, the mobility never increases.

그러나, 티탄 도프의 경우에는, 토탈 도프량을 2.0 % 이하 (원자수비) 로 해도, 이동도가 중성 불순물 산란 및 입계 산란의 영향을 받지 않고, 이온화 불순물 산란에만 지배된다. 티탄 도프의 경우에는, 도프량이 1.5 % 전후에서 특이적으로 매우 높은 이동도를 나타낸다. 도프량을 더 작게 해야 비로소, 중성 불순물 산란 및 입계 산란의 영향을 받아 이동도가 저하하기 시작하는 것을 알아냈다. 또, 총 도프량이 1.3 % 이상 2.0 % 이하의 범위이면, 티탄과 알루미늄, 티탄과 갈륨, 혹은 티탄과 알루미늄과 갈륨의 코드프 (공존한 상태) 에서도 동일한 거동을 나타내는 것도 알아냈다. 또한, 코드프의 경우, 티탄, 갈륨 및 알루미늄의 전체 원자수에 대해, 티탄의 원자수는 적어도 50 % 이다.However, in the case of titanium doping, even if the total doping amount is 2.0% or less (atomic ratio), the mobility is not influenced by neutral impurity scattering and grain boundary scattering, and is controlled only by ionization impurity scattering. In the case of titanium doping, the doping amount shows a very high mobility specifically around 1.5%. It has been found that the mobility begins to deteriorate under the influence of neutral impurity scattering and intergranular scattering only by making the doping amount smaller. Further, when the total amount of doping is in the range of 1.3% or more and 2.0% or less, it was found that the same behavior is exhibited also in the case of titanium and aluminum, titanium and gallium, or cobbles of titanium, aluminum and gallium. In the case of the cord, the number of atoms of titanium is at least 50% with respect to the total number of atoms of titanium, gallium and aluminum.

티탄을 함유하지 않는 AZO 의 경우, 도프량을 2.0 % 이하로 하면, 중성 불순물 산란 및 입계 산란이 이동도의 지배적 인자가 되고, 도프량을 작게 하는 데에 따라, 이동도는 계속 저하한다. 또, 알루미늄, 또는 알루미늄과 갈륨의 도프량이 2.0 % 이하인 경우, 얻어진 막을 후처리 (예를 들어, 수소 분위기하에서 어닐 처리 등) 에 제공함으로써, 결정성을 개선시켜 이동도를 높게 할 수 있다. 그러나, 후처리 공정이 증가함과 아울러, 알루미늄, 또는 알루미늄과 갈륨의 도프량은 통상보다 적기 때문에, 얻어지는 막의 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 은 매우 나빠, 실용에 견딜 수 없다. In the case of AZO not containing titanium, when the doping amount is 2.0% or less, neutral impurity scattering and intergranular scattering become dominant factors of mobility, and the mobility decreases continuously as the doping amount is reduced. When the doping amount of aluminum or gallium is 2.0% or less, mobility can be improved by improving the crystallinity by providing the obtained film to a post-treatment (for example, annealing under hydrogen atmosphere). However, since the amount of doping of aluminum or gallium is less than that of aluminum, the chemical durability (wet heat resistance and heat resistance) of the resultant film is very poor, and it can not withstand practical use.

본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 산화아연계 투명 도전막으로서, 그 막을 구성하는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고, 그 막에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이며, 그 막에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 이다.The zinc oxide based transparent conductive film of the present invention is a zinc oxide based transparent conductive film containing zinc atoms, oxygen atoms and M as defined below, wherein the number of zinc atoms and oxygen The total number of atomic numbers, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms, and the number of aluminum atoms is 99% or more, and the total number of atoms of the zinc atoms, the titanium atoms, the gallium atoms, (The number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) / (the number of zinc atoms + the number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) of the total number of atoms of titanium atoms, ) X 100) is not less than 1.3% and not more than 2.0%, and the number of titanium atoms is at least 50% with respect to the total number of atoms of titanium atoms, gallium atoms and aluminum atoms contained in the film.

M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자 M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom

본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 근적외 영역 (800 ∼ 2500 ㎚) 에 있어서도 투과성이 우수하고, 또한 저저항이며, 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 도 우수하다.The zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention is excellent in permeability, near-infrared region (800 to 2500 nm), low resistance, and excellent in chemical durability (heat and humidity resistance and heat resistance).

본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 미량 원자로서, 주석 원자, 실리콘 원자, 게르마늄 원자, 지르코늄 원자, 하프늄 원자, 인듐 원자, 이리듐 원자, 루테늄 원자, 레늄 원자, 크롬 원자, 망간 원자, 철 원자, 니오브 원자, 탄탈 원자, 스칸듐 원자, 이트륨 원자, 란탄 원자 및 붕소 원자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 포함하고 있어도 된다. 이들 원자는 미량 원자로서 함유되기 때문에, 투명 도전막을 구성하는 전체 금속 원자의 총량에 대해 이들 원자의 수의 합계가 0.1 % 이하인 것이 바람직하다.The zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention is a transparent conductive film made of a zinc oxide-based transparent conductive film containing at least one element selected from the group consisting of tin atoms, silicon atoms, germanium atoms, zirconium atoms, hafnium atoms, indium atoms, iridium atoms, ruthenium atoms, A niobium atom, a tantalum atom, a scandium atom, a yttrium atom, a lanthanum atom and a boron atom. Since these atoms are contained as trace atoms, the total number of these atoms relative to the total amount of all metal atoms constituting the transparent conductive film is preferably 0.1% or less.

본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 후술하는 본 발명의 소결체를, 예를 들어 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 펄스 레이저 디포지션 (PLD) 법, 일렉트론 빔 (EB) 증착법 등에 제공해 형성된다.The zinc oxide based transparent conductive film of the present invention is formed by providing the sintered body of the present invention to be described later, for example, by a sputtering method, an ion plating method, a pulsed laser deposition (PLD) method, an electron beam (EB)

스퍼터링법에 의한 성막은, 이하와 같이 해 실시된다. 먼저, 스퍼터링 장치 내에 기판과 타겟 (스퍼터링용 타겟) 을 배치한다. 이어서, 산소 가스를 포함하는 아르곤 불활성 가스 분위기 중에서, 기판을 소정 온도에서 가열하고, 이 기판과 타겟 사이에 전계를 인가해 타겟과 기판 사이에 플라즈마를 발생시킴으로써, 기판 상에 박막을 형성시킨다.The film formation by the sputtering method is carried out as follows. First, a substrate and a target (sputtering target) are arranged in a sputtering apparatus. Subsequently, a thin film is formed on the substrate by heating the substrate at a predetermined temperature in an argon inert gas atmosphere containing oxygen gas, and applying an electric field between the substrate and the target to generate plasma between the target and the substrate.

이온 플레이팅법에 의한 성막은, 이하와 같이 해 실시된다. 먼저, 기판과 타겟 (이온 플레이팅용 타블렛) 을, 이온 플레이팅 장치의 구리 하스 내에 배치한다. 이어서, 산소 가스를 포함하는 아르곤 불활성 가스 분위기 중에서, 기판을 소정 온도에서 가열하고, 구리 하스로부터 전자총을 이용하여 타겟을 증발시킨다. 이어서, 기판 부근에서 플라즈마를 발생시키는 것에 의해 타겟 증기를 이온화함으로써, 기판 상에 박막을 형성시킨다.The film formation by the ion plating method is carried out as follows. First, a substrate and a target (tablet for ion plating) are placed in a copper hearth of an ion plating apparatus. Subsequently, the substrate is heated at a predetermined temperature in an argon inert gas atmosphere containing oxygen gas, and the target is evaporated from the copper hearth using an electron gun. Subsequently, the target vapor is ionized by generating a plasma in the vicinity of the substrate, thereby forming a thin film on the substrate.

산화아연계 투명 도전막의 구조 및 결정성은, 타겟의 조성, 기판 가열 온도, 불활성 가스 분위기 중의 산소 분압, 성막 속도 등의 성막 조건에 의존한다. 상기한 방법은 일례이지만, 이와 같이 하여 본 발명의 산화아연계 투명 도전막을 얻을 수 있다.The structure and crystallinity of the zinc oxide-based transparent conductive film depend on film forming conditions such as the composition of the target, the heating temperature of the substrate, the oxygen partial pressure in the inert gas atmosphere, and the deposition rate. The above-mentioned method is an example, but the zinc oxide based transparent conductive film of the present invention can be obtained in this way.

(소결체) (Sintered body)

본 발명의 소결체는, 아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 소결체로서, 그 소결체를 구성하는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고, 그 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이며, 그 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 이고, 상대 밀도가 96.5 % 이상이며, L*a*b* 표색계에 있어서의 b* 가 0.00 이상, L* 가 46.00 이하인 소결체이다.The sintered body of the present invention is a sintered body containing zinc atoms, oxygen atoms, and M defined below, wherein the number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, the number of titanium atoms and the number of titanium atoms , The total number of gallium atoms and aluminum atoms is 99% or more, and the number of titanium atoms, the number of gallium atoms, the number of gallium atoms, the number of gallium atoms (Number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) 100) of the total number of aluminum atoms And the relative density is 96.5% or more with respect to the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the total number of aluminum atoms contained in the sintered body, and the ratio of the number of titanium atoms in the L * a * b * B * Is not less than 0.00 and L * is not more than 46.00.

M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자 M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom

본 발명의 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대한, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율은, 1.3 % 이상 1.9 % 이하인 것이 바람직하고, 1.4 % 이상 1.9 % 이하인 것이 보다 바람직하다.The ratio of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms to the total number of atoms of the zinc atoms, the titanium atoms, the gallium atoms and the aluminum atoms contained in the sintered body of the present invention is 1.3% Or more and 1.9% or less, and more preferably 1.4% or more and 1.9% or less.

본 발명의 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대한 티탄 원자수는, 55 % 이상인 것이 바람직하다.The number of titanium atoms to the total number of atoms of the titanium atom, the gallium atom and the aluminum atom contained in the sintered body of the present invention is preferably 55% or more.

본 발명의 소결체의 상대 밀도는 96.5 % 이상이고, 소결체의 기계적 강도, 아킹 (이상 방전) 억제의 관점에서, 바람직하게는 97 % 이상이고, 보다 바람직하게는 98 % 이상이다. 상대 밀도의 상한은 100 % 이다. 상대 밀도는, 다음의 방법으로 얻어지는 값이다.The relative density of the sintered body of the present invention is 96.5% or more, preferably 97% or more, and more preferably 98% or more from the viewpoints of mechanical strength and suppression of arcing (abnormal discharge) of the sintered body. The upper limit of the relative density is 100%. The relative density is a value obtained by the following method.

본 명세서에 있어서의 상대 밀도란, 이론 밀도에 대한, 실제로 얻어진 소결체의 밀도의 비율이다. 상대 밀도는, 이하의 식으로 나타낸다.The relative density in this specification is the ratio of the density of the sintered body actually obtained to the theoretical density. The relative density is expressed by the following equation.

상대 밀도 = 100 × [(소결체의 밀도)/(이론 밀도)]Relative density = 100 x [(density of sintered body) / (theoretical density)]

이론 밀도는 다음의 방법으로 구해진다. 먼저, 소결체의 제조에 사용한 각 성분의 밀도에, 소결체의 제조에 사용한 각 성분의 합계 중량을 1 로 했을 때의, 그 성분의 중량의 비율을 곱한다. 사용한 모든 성분에 대해 이것을 산출하고, 그들의 합계를 이론 밀도로 한다.The theoretical density is obtained by the following method. First, the density of each component used in the production of the sintered body is multiplied by the ratio of the weight of the components when the total weight of the components used for manufacturing the sintered body is 1. This is calculated for all the used components, and their sum is made the theoretical density.

예를 들어, 아연원으로서 산화아연을, M 원으로서 산화티탄을 사용하여 소결체를 제조하는 경우, 그 소결체의 상대 밀도를 구하기 위한 이론 밀도는, 이하의 식으로 구해진다. 또한, 소결체의 밀도는, 실시예에 기재된 방법에 의해 측정한다.For example, when a sintered body is produced using zinc oxide as a zinc source and titanium oxide as an M source, the theoretical density for obtaining the relative density of the sintered body is obtained by the following equation. The density of the sintered body was measured by the method described in the examples.

이론 밀도 = (산화아연의 밀도 × 혼합 중량비 + 산화티탄의 밀도 × 혼합 중량비)Theoretical density = (density of zinc oxide x mixing weight ratio + density of titanium oxide x mixing weight ratio)

상대 밀도가 낮으면 성막 속도가 빠르다는 특징이 저해될 우려가 있다.If the relative density is low, there is a fear that the feature of high film forming speed is hindered.

상대 밀도가 높은 소결체를 얻기 위해서는, 후술하는 방법에 의해 소결체를 제조할 때의 소결 온도가 중요하다. 어느 방법에서도 소결 온도를 높게 하면 상대 밀도는 높아진다고 예측되지만, 실제로는 소결 온도를 지나치게 높게 하면, 아연원이 환원되어 금속아연이 되어 버린다. 금속아연은 융점이 470 ℃ 이므로, 소결 온도에 있어서는 휘발해 버린다. 금속아연이 휘발한 부분은 다공질이 되므로, 얻어지는 소결체는 반대로 저밀도가 되어 버린다. 산화아연의 환원을 억제할 수 있고 고밀도화 가능한 소결 온도로는, 바람직하게는 1000 ℃ ∼ 1200 ℃ 이다.In order to obtain a sintered body having a high relative density, the sintering temperature at the time of producing the sintered body by the method described later is important. In any of these methods, it is predicted that the relative density is increased when the sintering temperature is raised. However, if the sintering temperature is excessively high in practice, the zinc source is reduced and becomes metal zinc. Since the melting point of metallic zinc is 470 캜, it volatilizes at the sintering temperature. Since the volatilized portion of the metal zinc becomes porous, the resultant sintered body becomes low in density on the contrary. The sintering temperature which can suppress the reduction of zinc oxide and can be densified is preferably 1000 ° C to 1200 ° C.

소결체를 제조하기 위한 원료로서 분말을 사용해 상대 밀도가 높은 소결체를 얻기 위해서는, 평균 1 차 입자 사이즈가 0.2 ㎛ ∼ 5 ㎛ 인 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 일반적으로 평균 1 차 입자 사이즈가 작을수록 비표면적이 커져 소결하기 쉬워지지만, 2 차 응집하기 쉬워진다.In order to obtain a sintered body having a high relative density by using powder as a raw material for producing a sintered body, it is preferable to use a powder having an average primary particle size of 0.2 to 5 탆. Generally, the smaller the average primary particle size is, the larger the specific surface area becomes and the sintering becomes easy, but the secondary aggregation becomes easier.

본 발명의 소결체는, CIE1976 공간에서 측정되는 L*a*b* 표색계에 있어서의 b* 가 0.00 이상이고, L* 가 46.00 이하이다. L*a*b* 표색계 (JIS Z8729) 란 xyz 표색계에 근거하는 색공간이고, L* 값은 명도를 나타내고, a* 와 b* 는 색도 좌표로 되어 있고, 색상과 채도를 함께 나타내고 있다. L* 값은 색에 관계 없이 밝기 (명도) 만을 나타내고, L* = 0 (흑색) 에서부터 L* = 100 (백색) 까지의 값이며, 값이 클수록 희고 밝은 것을 의미한다. a* 는 적색으로부터 녹색으로의 축이고, +a* 는 적색 방향을, -a* 는 녹색 방향을 나타낸다. b* 는 황색으로부터 청색으로의 축이고, +b* 는 황색 방향을, -b* 는 청색 방향을 나타낸다.The sintered body of the present invention has b * of 0.00 or more and L * of 46.00 or less in the L * a * b * colorimetric system measured in the CIE 1976 space. The L * a * b * color space (JIS Z8729) is a color space based on the xyz color system, the L * value indicates lightness, a * and b * are chromaticity coordinates, and hue and saturation are shown together. The L * value represents only the brightness (brightness) regardless of the color, and is a value from L * = 0 (black) to L * = 100 (white). a * denotes the axis from red to green, + a * denotes the red direction, and -a * denotes the green direction. b * denotes the axis from yellow to blue, + b * denotes the yellow direction, and -b * denotes the blue direction.

L* 는 46.00 이하이고, 보다 바람직하게는 45.00 이하이며, 더욱 바람직하게는 43.00 이하이다. b* 는 0.00 이상이고, 보다 바람직하게는 1.00 이상이다.L * is 46.00 or less, more preferably 45.00 or less, and further preferably 43.00 or less. b * is 0.00 or more, and more preferably 1.00 or more.

이들의 측정에는 색차계를 사용한다. 구체적으로는 다음의 방법으로 측정한다. 먼저, L*a*b* 표색계에 있어서의 (L*, a*, b*) 가 이미 알려진 시료를 표준 시료로 해, 샘플의 측정 전에 표준 시료로 (L*, a*, b*) 를 측정하고, 이미 알려진 값과 일치하고 있는지를 확인한다. 측정값이 이미 알려진 값과 일치하고 있는 것을 확인한 후, 샘플을 측정한다. 측정하는 면의 표면 조도는 0.5 ㎛ 이하이다. 필요에 따라, 샘플의 표면을 연마한다.A colorimeter is used for these measurements. Specifically, it is measured by the following method. First, a sample (L *, a *, b *) in a L * a * b * colorimetric system is used as a standard sample. Measure and verify that it matches a known value. After confirming that the measured value agrees with the known value, the sample is measured. The surface roughness of the surface to be measured is 0.5 占 퐉 or less. If necessary, the surface of the sample is polished.

b* 와 L* 의 각각이 상기한 요건을 만족하는 본 발명의 소결체를 사용함으로써, 본 발명의 효과를 발휘하는 산화아연계 투명 도전막이 얻어지는 이유는 확실하지 않다. 티탄원의 종류, 소결체를 제조하기 위한 방법이나 조건, 소결체 중의 티탄 원자의 비율을 조정함으로써, b* 와 L* 의 각각이 본 발명의 요건을 만족하는 소결체가 얻어진다. 상대 밀도가 높아지면 L* 값은 작아지는 경향이 있다. 동일 티탄원인 경우, 티탄의 함유량이 많아질수록 L* 값은 작아지는 경향이 있다.it is not certain why the transparent conductive film of zinc oxide based on the zinc oxide-based material exhibiting the effect of the present invention can be obtained by using the sintered body of the present invention in which each of b * and L * satisfies the above requirements. By adjusting the kind of the titanium source, the method and condition for producing the sintered body, and the ratio of the titanium atom in the sintered body, a sintered body in which each of b * and L * satisfies the requirements of the present invention is obtained. As the relative density increases, the L * value tends to decrease. In the case of the same titanium source, the L * value tends to decrease as the titanium content increases.

본 발명의, 아연 원자와, 산소 원자와, M 을 포함하는 소결체를 제조하기 위해서는, 아연원과, M 원을 포함하는 원료를 사용한다. 아연원이란, 소결체에 포함되는 아연 원자를 제공하는 근원이 되는 물질이고, M 원이란, 소결체에 포함되는 M 을 제공하는 근원이 되는 물질이다. M 원은, 하기의 (i) ∼ (iv) 로 나타내는 어느 것이다.In order to produce the sintered body containing zinc atoms, oxygen atoms and M according to the present invention, a raw material including a zinc source and an M source is used. The zinc source is a substance that provides a zinc atom contained in the sintered body, and the M source is a substance that provides a source of M contained in the sintered body. The M circle is any of the following (i) to (iv).

(i) 저원자가 산화티탄, 티탄블랙, 탄화티탄 및 질화티탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 티탄원,(i) at least one titanium source selected from the group consisting of low valence titanium oxide, titanium black, titanium carbide and titanium nitride,

(ii) 상기 티탄원과, 산화갈륨 및 질화갈륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 갈륨원으로 이루어지는 혼합물,(ii) a mixture of the titanium source and at least one gallium source selected from the group consisting of gallium oxide and gallium nitride,

(iii) 상기 티탄원과, 산화알루미늄과 탄화알루미늄과 질화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,(iii) a mixture of the titanium source, at least one aluminum source selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum carbide and aluminum nitride,

(iv) 상기 티탄원과, 상기 갈륨원과, 상기 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물.(iv) a mixture of the titanium source, the gallium source, and the aluminum source.

원료는 통상, 분말, 분말을 조립 (造粒) 하여 얻어지는 조립물, 또는 분말 혹은 조립물을 성형하여 얻어지는 성형체이다. 예비 소성한 분말도 원료로서 사용할 수 있다. 예비 소성이란, 분말을 비산화성 분위기 중에서 900 ∼ 1300 ℃ 에서 소성하는 방법이다.The raw material is usually a granulated product obtained by granulating powder or powder, or a molded product obtained by molding powder or granulated product. The pre-fired powder can also be used as the raw material. The preliminary firing is a method of firing the powder at 900 to 1300 캜 in a non-oxidizing atmosphere.

조립물은, 예를 들어 다음의 방법으로 제조된다. 분말의 원료와 수계 용매를 혼합하고, 얻어진 슬러리를 충분히 습식 혼합에 의해 혼합한다. 혼합물을 고액 분리해, 얻어진 고체를 건조하고, 조립한다. 습식 혼합은, 예를 들어 경질 ZrO2 볼 등을 사용한 습식 볼밀이나 진동 밀에 의해 실시하면 되고, 습식 볼밀이나 진동 밀을 사용한 경우의 혼합 시간은 12 ∼ 78 시간 정도가 바람직하다. 또한, 분말의 원료를 그대로 건식 혼합해도 되지만, 습식 혼합이 보다 바람직하다. 고액 분리, 건조 및 조립에 대해서는, 각각 공지된 방법을 채용하면 된다.The granules are produced, for example, in the following manner. The raw material of the powder and the aqueous solvent are mixed, and the obtained slurry is sufficiently mixed by wet mixing. The mixture is subjected to solid-liquid separation, and the obtained solid is dried and assembled. The wet mixing may be performed by, for example, a wet ball mill or a vibrating mill using a hard ZrO 2 ball or the like, and a mixing time when using a wet ball mill or a vibrating mill is preferably about 12 to 78 hours. The raw material of the powder may be dry-mixed directly, but wet mixing is more preferable. For solid-liquid separation, drying and assembly, known methods may be employed respectively.

조립물은, 성형시의 유동성이 높기 때문에, 성형체의 생산성이 우수하다. 조립 방법은 특별히 한정되지 않지만, 분무 건조 조립 등을 들 수 있다. 조립물의 평균 입경은 통상 수 ㎛ ∼ 1000 ㎛ 이다.Since the granulated material has high fluidity at the time of molding, the productivity of the molded product is excellent. The method of assembly is not particularly limited, but may include spray drying and assembly. The average particle diameter of the granules is usually several mu m to 1000 mu m.

조립물로부터 성형체를 제조하는 방법으로는, 프레스 성형법, 냉간 정수압 (CIP) 성형 등의 방법, 주입 (鑄入) 성형법, 사출 성형법 등을 들 수 있다. 조립물을 형 프레임에 넣어 프레스 성형하는 경우, 500 ㎏/㎠ ∼ 3.0 ton/㎠ 로 성형할 수 있다. 또, 냉간 프레스, 냉간 정수압 프레스 등의 냉간 성형기를 사용하는 경우, 1 ton/㎠ 이상의 압력을 가해 성형할 수 있다.Examples of the method for producing a molded article from the granulated product include a press forming method, a cold isostatic pressing (CIP) forming method, an injection molding method, an injection molding method and the like. When the assembly is put in a mold frame and press-formed, it can be molded at 500 kg / cm 2 to 3.0 ton / cm 2. In the case of using a cold forming machine such as a cold press or a cold isostatic press, it is possible to apply a pressure of 1 ton / cm 2 or more.

조립물로부터 성형체를 제조하는 경우, 조립물을 제조할 때에 분말과 함께 바인더도 혼합하는 것이 바람직하다. 바인더로는, 예를 들어 폴리비닐알코올, 아크릴계 폴리머, 메틸셀룰로오스, 아세트산비닐, 왁스류, 올레산 등을 들 수 있다. 바인더를 사용하는 경우에는, 가열시의 균열 등의 파손을 방지하기 위해서, 성형체를 탈지하는 것이 바람직하다.When a molded article is produced from the granulated product, it is preferable to mix the powder with the binder at the time of manufacturing the granulated product. Examples of the binder include polyvinyl alcohol, acrylic polymer, methyl cellulose, vinyl acetate, waxes, oleic acid, and the like. In the case of using a binder, it is preferable to degrease the molded body in order to prevent breakage such as cracking during heating.

아연원으로는, 산화아연과 수산화아연을 들 수 있다. 산화아연으로는, 통상 우르츠광 구조를 갖는 ZnO 등이 사용되고, 또한 이 ZnO 를 미리 불활성 분위기나 환원 분위기에서 소성하여 산소 결손을 발생시킨 ZnO 를 사용해도 된다. 또, 수산화아연은 아모르퍼스여도 되고, 결정 구조를 갖는 것이어도 된다. 원료에 산화아연 분말 또는 수산화아연 분말을 사용하는 경우, 그 분말이 미세한 편이 혼합 상태의 균질성, 소결성이 우수하다. 그 때문에, 분말의 평균 1 차 입자 사이즈는, 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1.5 ㎛ 이하이다.Examples of the zinc source include zinc oxide and zinc hydroxide. As zinc oxide, ZnO having a normal Wurtzite structure is used, and ZnO in which oxygen deficiency is generated by previously firing the ZnO in an inert atmosphere or a reducing atmosphere may be used. The zinc hydroxide may be amorphous or may have a crystal structure. When a zinc oxide powder or a zinc hydroxide powder is used as a raw material, the fine powder has excellent homogeneity and sinterability in a mixed state. Therefore, the average primary particle size of the powder is preferably 5 占 퐉 or less, and more preferably 1.5 占 퐉 or less.

티탄원은, 저원자가 산화티탄, 티탄블랙, 탄화티탄 및 질화티탄으로 이루어지는 군에서 선택된다. 그 군에서 2 종류 이상을 선택해도 된다. 통상 산화티탄이라고 하면, 티탄의 원자가가 4 가인 TiO2(IV) 이다. 저원자가 산화티탄이란, 원자가가 4 가 보다 낮은 티탄을 갖는 산화티탄이다. 저원자가 산화티탄으로는, 예를 들어 TiO(II), Ti2O3(III) 을 들 수 있다. 티탄원은, TiO(II), 탄화티탄, 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.The titanium source is selected from the group consisting of low valence titanium oxide, titanium black, titanium carbide and titanium nitride. You may choose two or more of them in the group. Generally speaking, titanium oxide is TiO 2 (IV) in which the valence of titanium is tetravalent. The low valent titanium oxide is titanium oxide having a valence lower than that of tetravalent. Examples of the low-valent titanium oxide include TiO (II) and Ti 2 O 3 (III). The titanium source is preferably TiO (II), titanium carbide, or a mixture thereof.

티탄원으로서 분말을 사용하는 경우, 티탄원인 분말의 평균 1 차 입자 사이즈는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 2 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이하이다.When a powder is used as the titanium source, the average primary particle size of the titanium-causing powder is not particularly limited, but is preferably 2 占 퐉 or less, and more preferably 1 占 퐉 or less.

갈륨원은, 산화갈륨 및 질화갈륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이다. 알루미늄원은, 산화알루미늄과 탄화알루미늄과 질화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이다.The gallium source is at least one selected from the group consisting of gallium oxide and gallium nitride. The aluminum source is at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum carbide and aluminum nitride.

갈륨원 또는 알루미늄원으로서 분말을 사용하는 경우, 그 분말의 평균 1 차 입자 사이즈는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 2 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이하이다.When a powder is used as a gallium source or an aluminum source, the average primary particle size of the powder is not particularly limited, but is preferably 2 m or less, more preferably 1 m or less.

아연원과 M 원의 혼합 비율은, 최종적으로 얻어지는 소결체가 다음의 요건을 만족하도록 적절히 설정하면 된다. 그 요건이란, 소결체에 포함되는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고, 그 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이며, 그 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 이다.The mixing ratio of the zinc source and the M source may be appropriately set so that the finally obtained sintered body satisfies the following requirements. The requirement is that the total of the number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms is 99% or more with respect to the total number of atoms contained in the sintered body, The ratio ((number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms with respect to the total number of atoms of zinc atoms, (Number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) x 100) is 1.3% or more and 2.0% or less, and the sum of the number of titanium atoms, the number of gallium atoms, and the number of aluminum atoms contained in the sintered body The number of titanium atoms relative to the number of atoms is at least 50%.

아연의 휘산 용이함은, 소결할 때의 분위기에 따라 상이하다. 예를 들어, 산화아연을 사용한 경우, 대기 분위기나 산화 분위기에서 소결해도 산화아연 자체의 휘산밖에 일어나지 않지만, 불활성 분위기 또는 환원 분위기에서 소결하면, 산화아연이 환원되어, 산화아연보다 더욱 휘산되기 쉬운 금속아연이 되므로, 아연의 소실량이 증가한다.The easiness of the volatilization of zinc differs depending on the atmosphere at the time of sintering. For example, in the case of using zinc oxide, only sintering in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere causes sintering of the zinc oxide itself. However, when sintering is performed in an inert atmosphere or a reducing atmosphere, zinc oxide is reduced, As it becomes zinc, the loss of zinc increases.

따라서, 목적 조성에 대해 어느 정도 아연원의 양을 증가시켜둘지에 대해서는, 소결의 분위기 등을 고려해 설정하면 된다. 불활성 분위기 또는 환원 분위기에서 소결하는 경우에는, 소망하는 원자수비가 되는 양의 1.05 ∼ 1.2 배 정도의 양의 아연원을 사용하면 된다.Therefore, the extent to which the amount of the zinc source is increased with respect to the target composition may be set in consideration of the sintering atmosphere and the like. In the case of sintering in an inert atmosphere or a reducing atmosphere, a zinc source in an amount of about 1.05 to 1.2 times as much as the desired atomic ratio is used.

본 발명의 소결체는, 다음의 (1), (2) 또는 (3) 의 방법에 의해 제조된다.The sintered body of the present invention is produced by the following method (1), (2) or (3).

(1) 원료를 형에 넣는 공정과, 진공 중 또는 불활성 분위기 중에서, 900 ∼ 1200 ℃ 의 온도, 20 ㎫ ∼ 50 ㎫ 의 압력으로, 2 ∼ 5 시간, 형 중의 원료를 핫 프레스 소결하는 공정을 포함하는 방법.(1) a step of putting a raw material into a mold, and a step of hot-pressing and sintering the raw material in a mold at a temperature of 900 to 1200 ° C under a vacuum or in an inert atmosphere at a pressure of 20 to 50 MPa for 2 to 5 hours How to.

(2) 원료를 다이스에 넣는 공정과, 900 ∼ 1200 ℃ 의 온도, 20 ㎫ ∼ 50 ㎫ 의 압력으로, 5 ∼ 30 분간, 다이스 중의 원료를 방전 플라즈마 소결하는 공정을 포함하는 방법.(2) a step of putting the raw material into the die, and a step of sintering the raw material in the die by discharge plasma at a temperature of 900 to 1200 DEG C and a pressure of 20 to 50 MPa for 5 to 30 minutes.

(3) 원료를, 금속제의 캡슐 내에, 그 원료의 충전율이 50 % 이상이 되도록 충전하는 공정과, 불활성 가스 분위기하, 충전한 원료를 50 ㎫ 이상으로 가압하면서 900 ∼ 1400 ℃ 에서 1 ∼ 4 시간, 캡슐 열간 등방 가압 소결을 실시하는 공정을 포함하는 방법.(3) a step of filling the raw material in a capsule made of metal so that the filling rate of the raw material is 50% or more, and the step of pressing the raw material charged in an inert gas atmosphere at 900 to 1400 캜 for 1 to 4 hours , And performing a capsule hot isostatic pressing and sintering.

(1) 의 방법에 대해 설명한다. 핫 프레스법 (HP 법) 이란, 원료를 카본 다이스에 소정량 넣고, 카본 펀치로 사이에 두고, 진공 중 또는 Ar 등의 불활성 가스 분위기 중에서, 900 ∼ 1200 ℃ 에서 1 축 가압하면서 카본 다이스 및 카본 펀치 전체를 가열하는 소결 방법이다. 소결시의 압력은 20 ㎫ ∼ 50 ㎫, 소결 시간은 2 ∼ 5 시간이다. 핫 프레스 소결법은, 성형과 소결을 동시에 실시할 수 있다.(1) will be described. The hot press method (HP method) is a method in which a predetermined amount of a raw material is put into a carbon dice, sandwiched by a carbon punch, pressurized uniaxially in a vacuum or in an inert gas atmosphere such as Ar at 900 to 1200 占 폚, And the whole is heated. The pressure at sintering is 20 to 50 MPa, and the sintering time is 2 to 5 hours. The hot press sintering method can simultaneously perform molding and sintering.

(2) 의 방법에 대해 설명한다. 방전 플라즈마 소결법 (SPS 법) 이란, 원료를 카본 다이스에 소정량 넣고, 카본 펀치로 사이에 두고, 방전 플라즈마 소결 (SPS) 장치에 세팅하고, 진공 중 또는 Ar 등의 불활성 가스 분위기 중에서, 방전 플라즈마 소결을 실시하는 방법이다. 소결시의 온도는 900 ∼ 1200 ℃, 압력은 20 ㎫ ∼ 50 ㎫, 소결 시간은 5 ∼ 30 분간이다. SPS 법은, 성형과 소결을 동시에 실시할 수 있다.(2) will be described. The discharge plasma sintering method (SPS method) is a method in which a predetermined amount of a raw material is placed in a carbon dice, placed in a carbon punch, placed in a discharge plasma sintering (SPS) apparatus, and subjected to discharge plasma sintering . The sintering temperature is 900 to 1200 ° C, the pressure is 20 to 50 MPa, and the sintering time is 5 to 30 minutes. The SPS method can simultaneously perform molding and sintering.

SPS 장치는, 세로 1 축의 가압 기구를 갖는 소결기 본체, 물 냉각부가 내장된 특수 통전 기구, 수냉 진공 챔버, 분위기 제어 기구, 진공 배기 장치, 특수 DC 펄스 전원, 집중 조작 제어반 등에 의해 구성되어 있다. 원료를 충전한 다이스·펀치형(型)을 챔버 내의 소결 스테이지 상에 세팅하고 전극으로 사이에 두고, 가압하면서 펄스 통전을 실시하면, 카본 다이스 및 카본 펀치의 사이즈에 따라 다르기도 하지만, 수분 ∼ 수십분에 실온에서부터 소정 온도까지 급속 승온된다. 따라서, 본 장치를 사용하면, 단시간에 고밀도의 소결체를 얻을 수 있다.The SPS device is composed of a sintering machine body having a vertical uniaxial pressing mechanism, a special energizing mechanism with a water cooling section, a water-cooling vacuum chamber, an atmosphere control mechanism, a vacuum exhaust device, a special DC pulse power source, When a die or punch mold filled with a raw material is set on a sintering stage in a chamber and sandwiched by electrodes and subjected to pulse energization while being pressurized, depending on the size of the carbon dies and the carbon punch, The temperature is rapidly raised from room temperature to a predetermined temperature. Therefore, when this device is used, a high-density sintered body can be obtained in a short time.

(3) 의 방법에 대해 설명한다. 열간 등방압 가압법 (HIP 법) 이란, 고온과 등방적인 고압을 원료에 가해, 고온 및 고압의 상승 효과를 이용하여 원료를 소결시키는 방법이다. 이 HIP 법에는, 캡슐법과 캡슐 프리법이 있다. 이하, 본 발명의 방법인 캡슐 HIP 법 (캡슐 HIP 처리) 에 대해 설명한다.(3) will be described. The hot isostatic pressing method (HIP method) is a method of applying a high pressure at a high temperature and an isotropic pressure to a raw material, and sintering the raw material using a synergistic effect of high temperature and high pressure. The HIP method includes a capsule method and a capsule-free method. Hereinafter, the capsule HIP method (capsule HIP treatment) which is the method of the present invention will be described.

먼저, 금속제의 캡슐 내에, 원료를 충전율이 50 % 이상이 되도록 충전한다. 원료의 충전율을 50 % 이상으로 함으로써, 캡슐 HIP 처리시에, 가해진 압력에 의해 캡슐 자체가 파손되기 어려워진다. 또한, 충전율이란, 캡슐 HIP 후에 소결체가 이론 밀도에 도달했다고 하고, 얻어진 소결체의 이론 밀도에 대한, 원료의 충전량의 비율이며, 하기 식으로 나타낸다.First, the raw material is filled in a metal capsule so that the filling rate becomes 50% or more. By setting the fill factor of the raw material to 50% or more, it is difficult for the capsules themselves to be damaged by the applied pressure during the capsule HIP process. The filling rate is a ratio of the filling amount of the raw material to the theoretical density of the sintered body obtained after the capsule HIP reaches the theoretical density and is represented by the following formula.

충전율 (%) = 100 × (원료의 충전량/소결체의 이론 밀도)Charging rate (%) = 100 x (charge amount of raw material / theoretical density of sintered body)

원료가 충전된 캡슐은, 진공 탈기 처리에 제공된다. 진공 탈기 처리는, 예를 들어 캡슐에 접속된 배기관으로부터 배기해, 캡슐 내를 감압하는 (진공 처리) 것에 의해 실시된다. 감압 (진공 처리) 후, He 리크 검사를 실시해, 캡슐 용접부의 건전성 (누출이 없는지) 을 확인한다. 감압 (진공 처리) 은, 원료가 충전된 캡슐을 가열하면서, 캡슐 내의 압력이 통상 1.33 × 10-2 Pa 이하가 될 때까지 실시된다. 그 후, 캡슐에 접속된 배기관을 닫아 봉지한다. 진공 탈기 처리에 의해, 원료에 부착되어 있는 가스, 흡착 수분 등을 충분히 제거할 수 있다. 가열 온도는, 100 ∼ 600 ℃ 정도가 바람직하다.The capsule filled with the raw material is provided for vacuum degassing treatment. The vacuum degassing treatment is carried out, for example, by exhausting from an exhaust pipe connected to a capsule and depressurizing the inside of the capsule (vacuum treatment). After the decompression (vacuum treatment), check the helique and check the integrity (no leakage) of the capsule welded part. Decompression (vacuum treatment) is carried out while heating the capsule filled with the raw material until the pressure in the capsule is usually 1.33 x 10-2 Pa or less. Thereafter, the exhaust pipe connected to the capsule is closed and sealed. By the vacuum degassing treatment, it is possible to sufficiently remove the gas adhering to the raw material, adsorbed moisture, and the like. The heating temperature is preferably about 100 to 600 占 폚.

진공 탈기 처리된 캡슐은, HIP 장치를 이용하여 처리가 실시된다. 캡슐 HIP 처리는, 소결 과정에 있어서, 고온 고압의 가스를 압력 매체로서 이용하여, 900 ∼ 1400 ℃, 50 ㎫ 이상의 조건하에서 1 ∼ 4 시간 실시된다. 압력 매체로서 사용되는 가스는, 예를 들어 캡슐과 반응하지 않는 불활성 가스를 들 수 있고, 바람직하게는 질소 또는 아르곤이다.The vacuum degassed capsules are treated using an HIP apparatus. Capsule HIP treatment is carried out for 1 to 4 hours under conditions of 900 to 1400 deg. C and 50 MPa or more using a high-temperature, high-pressure gas as a pressure medium in the sintering process. The gas used as the pressure medium is, for example, an inert gas which does not react with the capsule, and preferably nitrogen or argon.

소결 과정 후, 냉각 과정에 있어서, HIP 장치 내의 온도가 200 ℃ 정도가 될 때까지는, 바람직하게는 200 ℃/시 이하, 보다 바람직하게는 150 ℃/시 이하, 더욱 바람직하게는 100 ℃/시 이하의 냉각 속도로 캡슐을 냉각한다. 보일 샤를의 법칙에 따라, 온도가 내려가면 압력도 내려간다. 그 때문에, 급격하게 캡슐을 냉각하면 압력도 급격하게 저하되어, 소결체에 크랙이나 균열이 생기기 쉬워진다. HIP 장치 내의 온도가 200 ℃ 이하까지 저하되면, HIP 장치 내의 탈가스를 실시해, 캡슐 내의 압력을 대기압으로 되돌린다.C., preferably not more than 200.degree. C./hr, more preferably not more than 150.degree. C./hr, and even more preferably not more than 100.degree. C./hr in the cooling process after the sintering process until the temperature in the HIP device reaches about 200.degree. Lt; RTI ID = 0.0 > cooling < / RTI > According to Boyle Charles's law, when the temperature drops, the pressure also drops. Therefore, when the capsule is rapidly cooled, the pressure also drops sharply, and cracks and cracks are likely to occur in the sintered body. When the temperature in the HIP apparatus drops below 200 DEG C, degassing in the HIP apparatus is performed, and the pressure in the capsule is returned to the atmospheric pressure.

(1), (2) 또는 (3) 의 방법으로 얻어진 소결체에, 어닐 처리를 실시해도 된다. 어닐 처리를 실시하면, 소결체에 산소 결손이 생기기 때문에 비저항이 저하된다. 어닐 처리를 실시할 때의 분위기로는, 예를 들어 상기 서술한 진공, 불활성 분위기 또는 환원 분위기를 들 수 있다. 어닐 처리의 방법으로는, 예를 들어 질소, 아르곤, 헬륨, 이산화탄소, 수소 등의 비산화성 가스를 도입하면서 상압에서 소결체를 가열하는 방법이나, 진공하 (바람직하게는 2 Pa 이하) 에서 소결체를 가열하는 방법 등을 들 수 있다. 제조 비용의 관점에서, 비산화성 가스를 도입하면서 상압에서 실시하는 방법이 유리하다. The sintered body obtained by the method of (1), (2) or (3) may be annealed. When the annealing treatment is performed, the oxygen deficiency is generated in the sintered body, and the resistivity is lowered. Examples of the atmosphere for carrying out the annealing treatment include the above-mentioned vacuum, inert atmosphere or reducing atmosphere. Examples of the annealing method include a method of heating the sintered body at normal pressure while introducing a non-oxidizing gas such as nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, hydrogen, or the like, or a method of heating the sintered body under vacuum And the like. From the viewpoint of the production cost, a method of carrying out the gas at normal pressure while introducing the non-oxidizing gas is advantageous.

어닐 온도 (가열 온도) 는, 바람직하게는 1000 ∼ 1400 ℃, 보다 바람직하게는 1100 ∼ 1300 ℃ 이다. 어닐 시간 (가열 시간) 은 바람직하게는 7 ∼ 15 시간, 보다 바람직하게는 8 ∼ 12 시간이다. 어닐 온도가 1000 ℃ 미만인 경우, 어닐 처리에 의한 산소 결손이 불충분해질 우려가 있고, 한편 어닐 온도가 1400 ℃ 를 초과하는 경우, 아연이 휘산하기 쉬워져, 얻어지는 소결체의 조성 (Zn 과 Ti 의 원자수비) 이 원하는 비율과 달라질 우려가 있다.The annealing temperature (heating temperature) is preferably 1000 to 1400 占 폚, and more preferably 1100 to 1300 占 폚. The annealing time (heating time) is preferably 7 to 15 hours, more preferably 8 to 12 hours. When the annealing temperature is lower than 1000 占 폚, oxygen deficiency due to the annealing treatment may become insufficient. On the other hand, when the annealing temperature exceeds 1400 占 폚, zinc tends to vaporize and the composition of the obtained sintered body ) May be different from the desired ratio.

본 발명의 소결체는, 각종 성막 방법에서 타겟으로서 사용된다. 특히, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 펄스 레이저 디포지션 (PLD) 법 또는 일렉트론 빔 (EB) 증착법에 있어서의 타겟으로서 사용된다. 또한, 이와 같은 성막시에 사용하는 고형 재료를 「타블렛」이라고 칭하는 경우도 있지만, 본 발명에 있어서는 이들을 포함하여 「타겟」이라고 칭하는 것으로 한다. 이하, 상기 서술한 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 소결체를, 소정 형상 및 소정 치수로 가공하여 얻어진 소결체를 「타겟」이라고 기재해, 가공하기 전의 소결체와 구별한다. 그러나, 타겟도 소결체의 일형태이므로, 본원 청구범위의 「소결체」는 타겟도 포함한다.The sintered body of the present invention is used as a target in various film forming methods. In particular, it is used as a target in a sputtering method, an ion plating method, a pulsed laser deposition (PLD) method, or an electron beam (EB) deposition method. The solid material to be used in such a film forming process may be referred to as a " tablet " in the present invention, but these materials are referred to as " target " Hereinafter, the sintered body obtained by processing the sintered body obtained by the manufacturing method of the present invention described above to a predetermined shape and predetermined dimensions is referred to as " target " and is distinguished from the sintered body before processing. However, since the target is also a form of the sintered body, the " sintered body "

소결체를 가공하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 적절히 공지된 방법을 채용하면 된다. 예를 들어, 소결체에 평면 연삭 등을 실시한 후, 소정의 치수로 절단해 지지대에 첩착 (貼着) 함으로써, 타겟을 얻을 수 있다. 필요에 따라, 분할된 소결체를 복수 배열해, 대면적의 타겟 (복합 타겟) 을 형성해도 된다.The method of processing the sintered body is not particularly limited, and a suitably known method may be employed. For example, the target can be obtained by subjecting the sintered body to plane grinding or the like, cutting it into a predetermined dimension, and attaching (sticking) to the support. If necessary, a plurality of divided sintered bodies may be arranged to form a large-area target (composite target).

타겟은, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, PLD 법 또는 EB 증착법에 의한 성막에 사용된다. 그때의 구체적 수법이나 조건 등에 대해서는, 상기 서술한 타겟을 사용하는 것 이외에 특별히 제한은 없고, 공지된 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, PLD 법 또는 EB 증착법의 수법이나 조건을 적절히 채용하면 된다.The target is used for film formation by a sputtering method, an ion plating method, a PLD method, or an EB evaporation method. As for the specific method and condition at that time, there is no particular limitation, except that the above-described target is used, and the well-known methods and conditions of the sputtering method, the ion plating method, the PLD method, or the EB deposition method may be appropriately employed.

스퍼터링법으로는, DC 스퍼터링법, RF 스퍼터링법, AC 스퍼터링법, DC 마그네트론 스퍼터링법, RF 마그네트론 스퍼터링법, 이온 빔 스퍼터링법 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 대면적의 막을 균일하게, 또한 고속으로 제조 가능한 점에서 DC 스퍼터링법이 바람직하다.Examples of the sputtering method include a DC sputtering method, an RF sputtering method, an AC sputtering method, a DC magnetron sputtering method, an RF magnetron sputtering method, and an ion beam sputtering method. Of these, the DC sputtering method is preferable because a large-area film can be produced uniformly and at a high speed.

스퍼터링시에 사용되는 기판의 온도는 특별히 한정되지 않고, 그 기판의 내열성에 영향을 받는다. 예를 들어, 무알칼리 유리를 기판으로 한 경우에는, 통상 250 ℃ 이하, 수지제의 필름을 기판으로 한 경우에는, 통상 150 ℃ 이하가 바람직하다. 석영, 세라믹스, 금속 등의 내열성이 우수한 기판을 사용하는 경우에는, 그 이상의 온도에서 성막할 수도 있다.The temperature of the substrate used for sputtering is not particularly limited and is affected by the heat resistance of the substrate. For example, in the case of using a non-alkali glass as a substrate, it is usually 250 DEG C or lower, and when a resin film is used as a substrate, it is usually 150 DEG C or lower. When a substrate having excellent heat resistance such as quartz, ceramics, or metal is used, the film may be formed at a temperature higher than that.

본 발명의 소결체를 이용하여 형성된 본 발명의 산화아연계 투명 도전막은 우수한 도전성을 갖고, 가시 영역 (400 ∼ 800 ㎚) 뿐만이 아니라 근적외 영역 (800 ∼ 2500 ㎚) 의 광 투과성도 우수하고, 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 을 겸비한 것이다. 따라서, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 무기 EL (일렉트로 루미네선스) 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, 전자 페이퍼 등의 투명 전극 ; 태양전지의 광전 변환 소자의 창 전극 ; 투명 터치 패널 등의 입력 장치의 전극 ; 전자 실드의 전자 차폐막 ; 투명 전파 흡수체 ; 자외선 흡수체 ; 나아가서는 투명 반도체 디바이스로서 다른 금속막/금속 산화막과 조합하여 이용할 수 있다.The zinc oxide based transparent conductive film of the present invention formed using the sintered body of the present invention has excellent conductivity and is excellent in light transmittance not only in the visible region (400 to 800 nm) but also in the near infrared region (800 to 2500 nm) (Heat resistance and heat resistance). Therefore, transparent electrodes such as a liquid crystal display, a plasma display, an inorganic EL (electroluminescence) display, an organic EL display, and an electronic paper; A window electrode of a photoelectric conversion element of a solar cell; An electrode of an input device such as a transparent touch panel; An electromagnetic shielding film of an electronic shield; A transparent electromagnetic wave absorber; An ultraviolet absorber; Further, it can be used in combination with another metal film / metal oxide film as a transparent semiconductor device.

특히, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막을 태양전지에 사용함으로써, 종래 기술에서는 불충분했던 근적외 영역의 태양광 에너지를 유효하게 이용할 수 있어, 광전 변환 효율이 높은 태양전지를 제공하는 것이 가능해진다.In particular, by using the zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention for a solar cell, it is possible to effectively use solar energy in the near infrared region which is insufficient in the prior art, and to provide a solar cell with high photoelectric conversion efficiency.

(태양전지) (Solar cell)

본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 가시 영역 (400 ∼ 800 ㎚) 의 투과성뿐만 아니라, 근적외 영역 (800 ∼ 2500 ㎚) 의 투과성도 우수하고, 또한 저저항이며, 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 도 우수하기 때문에, 태양전지 (예를 들어, 화합물계 태양전지, 실리콘계 태양전지 등) 의 재료로서 바람직하게 사용된다.The zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention is excellent in transparency not only in the visible region (400 to 800 nm) but also in the near infrared region (800 to 2500 nm), and also has low resistance and chemical durability ), It is preferably used as a material for solar cells (for example, compound solar cells, silicon solar cells, and the like).

화합물계 태양전지는, 통상 넓은 밴드 갭을 갖는 화합물 반도체 박막 (n 형 반도체로 이루어지는 중간층) 과, 좁은 밴드 갭을 갖는 화합물 반도체 박막 (p 형 반도체로 이루어지는 광 흡수층) 의 헤테로 접합으로 구성되어 있다. 중간층으로서 n 형 반도체를 사용하고, 광 흡수층으로서 p 형 반도체를 사용하는 것은, 태양전지의 중간층에 적절한 넓은 밴드 갭 (> 2.4 eV) 을 갖는 p 형 반도체 박막이 거의 존재하지 않고, 또 소수 캐리어의 확산 길이는 전자쪽이 길기 때문이다.A compound solar cell generally consists of a heterojunction of a compound semiconductor thin film having a wide band gap (an intermediate layer made of an n-type semiconductor) and a compound semiconductor thin film having a narrow band gap (a light absorbing layer made of a p-type semiconductor). The use of the n-type semiconductor as the intermediate layer and the use of the p-type semiconductor as the light absorbing layer means that a p-type semiconductor thin film having a suitable wide band gap (> 2.4 eV) is rarely present in the intermediate layer of the solar cell, This is because the diffusion length is longer for electrons.

보다 높은 에너지 변환 효율을 얻기 위해서 필요로 되는 조건은, 보다 많은 광 전류를 얻기 위한 광학적인 최적 설계와, 계면 또는 특히 흡수층에 있어서 캐리어의 재결합이 없는 고품질의 헤테로 접합 및 박막을 제작하는 것이다. 고품질의 헤테로 계면은, 중간층 및 광 흡수층의 조합과 관계가 깊고, CdS/CdTe 계, CdS/CuInSe2 계, CdS/Cu(In,Ga)Se2 계 등에 있어서, 유용한 헤테로 접합이 얻어진다.The conditions required to achieve higher energy conversion efficiencies are to produce optically optimal designs to obtain more photocurrent and high quality heterojunctions and thin films without carrier recombination at the interface or especially in the absorber layer. A high quality heterointerface is deeply related to the combination of the intermediate layer and the light absorbing layer, and a useful heterojunction is obtained in the CdS / CdTe system, the CdS / CuInSe 2 system, the CdS / Cu (In, Ga) Se 2 system and the like.

본 발명에 관련된 화합물계 태양전지의 일실시양태는, 전극층을 형성한 기판 또는 전극성을 구비한 금속 기판 상에, p 형 반도체로 이루어지는 광 흡수층, n 형 반도체로 이루어지는 중간층, n 형 반도체로 이루어지는 창층, 및 상기 산화아연계 투명 도전막으로 이루어지는 투명 도전막층이, 이 순서로 적층되어 있다. 기판으로는, 예를 들어 폴리이미드 기판, 유리 기판, 스테인리스 기판 등을 들 수 있다.An embodiment of the compound system solar cell according to the present invention is a compound semiconductor solar cell comprising a light absorbing layer made of a p-type semiconductor, an intermediate layer made of an n-type semiconductor, and a light absorbing layer made of an n-type semiconductor on a substrate on which an electrode layer is formed, A window layer, and a transparent conductive film layer made of the above-mentioned zinc oxide-based transparent conductive film are laminated in this order. Examples of the substrate include a polyimide substrate, a glass substrate, and a stainless steel substrate.

또, 본 발명에 관련된 화합물계 태양전지의 다른 실시양태는, 투명성 기판 상에, 상기 산화아연계 투명 도전막으로 이루어지는 투명 전극층, n 형 반도체로 이루어지는 창층, n 형 반도체로 이루어지는 중간층, p 형 반도체로 이루어지는 광 흡수층, 및 금속 전극이, 이 순서로 적층되어 있다. 투명성 기판으로는, 예를 들어 폴리이미드 기판, 유리 기판 등을 들 수 있다.In another embodiment of the compound-based solar cell according to the present invention, a transparent electrode layer made of a transparent conductive film of zinc oxide based oxide, a window layer made of an n-type semiconductor, an intermediate layer made of an n-type semiconductor, And a metal electrode are laminated in this order. Examples of the transparent substrate include a polyimide substrate and a glass substrate.

p 형 반도체로 이루어지는 광 흡수층을 형성하는 재료로는, 예를 들어 CuInSe2, CuInS2, CuGaSe2, CuGaS2 및 이들의 고용체, CdTe 등을 들 수 있다. 또한 CuZnS2, CuSnS2, CuZnSe2, CuSnSe2 및 이들의 고용체는, 인듐, 갈륨 등의 레어 메탈을 포함하지 않기 때문에, 차세대 태양전지로의 응용이 기대된다.As a material for forming the light absorbing layer made of the p-type semiconductor, for example, CuInSe 2 , CuInS 2 , CuGaSe 2 , CuGaS 2 , solid solution thereof, CdTe and the like can be given. In addition, CuZnS 2 , CuSnS 2 , CuZnSe 2 , CuSnSe 2, and their solid solutions do not contain rare metals such as indium and gallium, and thus application to next-generation solar cells is expected.

n 형 반도체로 이루어지는 중간층을 형성하는 재료로는, 예를 들어 CdS, In2S3, In(S,OH)x 등을 들 수 있다.Examples of the material for forming the intermediate layer made of the n-type semiconductor include CdS, In 2 S 3 , In (S, OH) x , and the like.

또, n 형 반도체로 이루어지는 창층을 형성하는 재료로는, 예를 들어 ZnO, Zn(O,S,OH)x 등을 들 수 있다.Examples of the material for forming the window layer made of the n-type semiconductor include ZnO, Zn (O, S, OH) x and the like.

한편, 실리콘계 태양전지는, 광 흡수층에 사용되는 실리콘의 결정계에 의해, 단결정 실리콘 태양전지, 다결정 실리콘 태양전지, 미결정 실리콘 태양전지, 아모르퍼스 실리콘 태양전지 등으로 분류된다.On the other hand, the silicon-based solar cell is classified into a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, a microcrystalline silicon solar cell, and an amorphous silicon solar cell depending on the crystal system of silicon used for the light absorption layer.

본 발명의 실리콘계 태양전지는, 제 1 전극층, 광 흡수층 및 제 2 전극층이 이 순서로 적층되고, 제 2 전극층측으로부터 입사하는 광에 의해 광기전력을 발생시키는 것이고, 제 1 전극층 및 제 2 전극층 중, 적어도 제 2 전극층이 본 발명의 산화아연계 투명 도전막으로 이루어진다.The silicon-based solar cell of the present invention is a solar cell in which a first electrode layer, a light absorbing layer and a second electrode layer are laminated in this order, and the photovoltaic power is generated by the light incident from the second electrode layer side, , And at least the second electrode layer is made of the zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention.

적어도 제 2 전극층이 본 발명의 산화아연계 투명 도전막으로 이루어지는 것이면, 제 1 전극층 및 광 흡수층은 특별히 한정되지 않는다.The first electrode layer and the light absorbing layer are not particularly limited as long as at least the second electrode layer is made of the transparent oxide conductive film of the present invention.

제 1 전극층, 광 흡수층 및 제 2 전극층을 적층할 때에 기판이 사용되지만, 기판으로는, 예를 들어 폴리이미드 기판, 유리 기판, 스테인리스 기판 등을 들 수 있다.A substrate is used for laminating the first electrode layer, the light absorbing layer and the second electrode layer, but examples of the substrate include a polyimide substrate, a glass substrate, and a stainless steel substrate.

제 1 전극층으로는, 예를 들어 은, 알루미늄, 구리, 몰리브덴 등으로 이루어지는 금속막 전극이 사용된다. 또, 이들 금속막 전극과 병용 혹은 단독으로, 필요에 따라 갈륨 등이 첨가된 산화아연 박막, 산화주석 박막 등의 도전성 산화물층을 사용할 수도 있다. 물론, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막을 사용해도 된다.As the first electrode layer, for example, a metal film electrode made of silver, aluminum, copper, molybdenum or the like is used. It is also possible to use a conductive oxide layer such as a zinc oxide thin film or a tin oxide thin film to which gallium or the like is added, if necessary, in combination with these metal film electrodes or separately. Of course, the zinc oxide based transparent conductive film of the present invention may be used.

광 흡수층으로는, 아모르퍼스 실리콘계, 다결정 실리콘계, 또는 미결정 실리콘계로 이루어지는 것이 바람직하다.The light absorbing layer is preferably made of an amorphous silicon type, a polycrystalline silicon type, or a microcrystalline silicon type.

필요에 따라, 제 2 전극층 상에, 예를 들어 은, 알루미늄, 구리, 몰리브덴 등으로 이루어지는 금속의 빗형 전극을 형성해도 된다.If necessary, a metal interdigital electrode made of, for example, silver, aluminum, copper, molybdenum or the like may be formed on the second electrode layer.

본 발명의 실리콘계 태양전지에 있어서, 광 흡수층의 일실시형태로는, 광이 입사하는 제 2 전극층측으로부터 순서대로 p 형 반도체 (p 층), i 형 반도체 (i 층) 및 n 형 반도체 (n 층) 가 적층된 광전 변환 유닛을 들 수 있다 (제 1 실시형태).In the silicon-based solar cell of the present invention, in one embodiment of the light absorbing layer, a p-type semiconductor (p-layer), an i-type semiconductor (i-layer) and an n- Layer) are laminated on the substrate (first embodiment).

p 층의 재료로는 수소화 아모르퍼스 실리콘 카바이드 (a-SiC:H) 를 들 수 있다. The material of the p-layer is hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC: H).

i 층의 재료로는 수소화 아모르퍼스 실리콘 (a-Si:H), 결정 실리콘 (c-Si), 미결정 실리콘 (μc-Si), 수소화 아모르퍼스 실리콘 게르마늄 (a-SiGe:H) 을 들 수 있다. 이들 중에서도, 수소화 아모르퍼스 실리콘 (a-Si:H) 이 바람직하다.As the material of the i-layer, hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), crystalline silicon (c-Si), microcrystalline silicon (μc-Si) and hydrogenated amorphous silicon germanium (a-SiGe: H) . Of these, hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) is preferable.

또, n 층 재료로는 수소화 아모르퍼스 실리콘 (a-Si:H), 미결정 실리콘 (μc-Si) 을 들 수 있다. 이들 중에서도, 수소화 아모르퍼스 실리콘 (a-Si:H) 이 바람직하다.Examples of the n-layer material include hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) and microcrystalline silicon (μc-Si). Of these, hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) is preferable.

다른 예로는, a-Si 의 p-i-n 층 상에, 추가로 별도의 p-i-n 층이 형성된 탠덤 구조의 기전층이 바람직하게 사용된다. 보다 바람직하게는, 아모르퍼스 실리콘 (a-Si) 의 p-i-n 층 상에 형성되는 층이, p 층으로서 a-Si:H 층, i 층으로서 미결정 Si 층, 및 n 층으로서 a-Si:H 층이 이 순서로 형성된 3 층, 또는 p 층으로서 a-Si:H 층, i 층으로서 a-SiGe:H 층, 및 n 층으로서 a-Si:H 층이 이 순서로 형성된 3 층인 탠덤 구조의 기전층이다. 탠덤 구조의 기전층을 광전 변환층에 사용함으로써, 단파장뿐만 아니라 장파장측의 광의 광전 변환도 가능해지므로, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막이 형성된 기체에 상기 탬덤 구조의 기전층을 사용하면, 장파장측의 광을 흡수하는 종래의 AZO 를 사용한 경우와 비교해, 광전 변환 효율의 향상 효과는 보다 분명한 것이 된다.As another example, a tandem-structured electroless layer on which a separate p-i-n layer is formed on the p-i-n layer of a-Si is preferably used. More preferably, the layer formed on the pin layer of amorphous silicon (a-Si) is an a-Si: H layer as a p-layer, a microcrystalline Si layer as an i- A tandem structure mechanism in which the three layers formed in this order or the three layers in which the a-Si: H layer as the p-layer, the a-SiGe: H layer as the i-layer and the a- Layer. By using the tandem-shaped electromechanical conversion layer as the photoelectric conversion layer, not only the short wavelength but also the photoelectric conversion of the long-wavelength side can be performed. Therefore, when the above- The effect of improving the photoelectric conversion efficiency becomes clearer as compared with the case of using the conventional AZO that absorbs the light of the light source.

또한, 상기 제 1 실시형태는, 기판측에 이면 전극을 형성한 서브 스트레이트형 실리콘계 태양전지의 예이지만, 이 실시형태를 실리콘계 태양전지의 다른 하나의 일반적인 구조인 기판측으로부터 광 흡수층으로 광을 흡수하는 슈퍼 스트레이트형에 적절히 응용할 수도 있다. 이 경우, 기판으로서 유리 기판 등의 투명 기판을 사용하고, 제 1 전극층으로서 본 발명의 산화아연계 투명 도전막을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 상기 제 1 실시형태는, 예를 들어 제 1 전극층측으로부터 순서대로 p 형 반도체층 및 n 형 반도체층을 적층한 형태 등, 종래 공지된 실리콘계 태양전지의 여러 가지 형태에 응용할 수도 있다.The first embodiment is an example of a substrate-type silicon-based solar cell having a back-side electrode formed on the substrate side. However, this embodiment is different from the silicon-based solar cell in that the light- The present invention can be suitably applied to the super straight type. In this case, it is preferable to use a transparent substrate such as a glass substrate as the substrate, and use the zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention as the first electrode layer. The first embodiment may also be applied to various types of conventionally known silicon-based solar cells, such as a lamination of a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer in this order from the first electrode layer side.

또한, 광 흡수층의 다른 실시형태로서, 제 1 전극층측으로부터 순서대로 n 형 반도체층, i 형 반도체층, 단결정 또는 다결정 실리콘, i 형 반도체층 및 p 형 반도체층이 적층된 광전 변환 유닛을 들 수 있다 (제 2 실시형태). 이러한 형태의 광전 변환 유닛이 사용되는 태양전지는, 헤테로 접합 태양전지라고 칭해진다.As another embodiment of the light absorbing layer, a photoelectric conversion unit in which an n-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, a single crystal or polycrystalline silicon, an i-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are stacked in this order from the first electrode layer side (Second embodiment). A solar cell in which this type of photoelectric conversion unit is used is called a heterojunction solar cell.

제 2 실시형태에 있어서는, 단결정 또는 다결정 실리콘의 일방의 면 (수광부가 아닌 측) 상에, i 형 반도체층 및 n 형 반도체층이 순차 형성되고, n 형 반도체층 상에 제 1 전극층이 형성된다. 단결정 또는 다결정 실리콘의 타방의 면 (수광부측) 상에는, i 형 반도체층 및 p 형 반도체층이 순차 형성되고, p 형 반도체층 상에 제 2 전극층으로서 본 발명의 산화아연계 투명 도전막이 형성된다. 또한 경우에 따라서는, 제 1 실시형태와 마찬가지로 제 2 전극층 상에 금속의 빗형 전극을 형성해도 된다.In the second embodiment, an i-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are sequentially formed on one surface (a side other than the light-receiving portion) of a single crystal or polycrystalline silicon, and a first electrode layer is formed on the n- . An i-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are sequentially formed on the other surface (on the light-receiving portion side) of the single crystal or polycrystalline silicon and a zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention is formed as a second electrode layer on the p- In some cases, a metal interdigital electrode may be formed on the second electrode layer as in the first embodiment.

다음으로, 이면 전극층의 전극 재료로는, Ag 또는 Ag 합금, Al 또는 Al 합금 등을 주성분으로 하는 금속을 들 수 있다. 바람직하게는, 이면 전극층은, 결정성 Ag 를 막 중에 95 ㏖% 이상 함유하는 금속막으로 이루어진다. 결정성 Ag 를 이면 전극의 금속막에 사용함으로써, 광 흡수층을 투과해 온 광을 반사시켜, 재차 반사광을 광 흡수층으로 되돌리는 것이 가능해지므로, 광전 변환 효율의 향상 효과로 이어진다.Next, examples of the electrode material of the back electrode layer include metals containing Ag or an Ag alloy, Al, or an Al alloy as a main component. Preferably, the back electrode layer is made of a metal film containing at least 95 mol% of crystalline Ag in the film. By using the crystalline Ag in the metal film of the back electrode, it is possible to reflect the light transmitted through the light absorbing layer, and to return the reflected light back to the light absorbing layer again, leading to an effect of improving photoelectric conversion efficiency.

단결정 또는 다결정 실리콘으로는, 예를 들어 n 형 실리콘 웨이퍼, p 형 실리콘 웨이퍼 등을 들 수 있다. 또한, 제 2 실시형태에 있어서의 제 1 전극층 및 n 형 반도체, i 형 반도체 및 p 형 반도체에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일하다.Examples of the single crystal or polycrystalline silicon include an n-type silicon wafer and a p-type silicon wafer. The first electrode layer and the n-type semiconductor, the i-type semiconductor, and the p-type semiconductor in the second embodiment are the same as those in the first embodiment.

상기 각 실시형태에 있어서의 각 층의 형성 방법이나 각 층의 막두께 등에 대해서는 특별히 제한되지 않고, 종래 공지된 방법을 적절히 실시하면 된다.The method of forming each layer in each of the above-described embodiments and the film thickness of each layer are not particularly limited and conventionally known methods may be appropriately performed.

태양전지용 투명 도전막에 필요로 되는 시트 저항은 10 Ω/□ 정도이다. 태양전지는 통상, 태양전지 셀을 직렬로 접속시킨 집적화 모듈의 양식으로 사용된다. 그 때문에, 투명 도전막에 필요로 되는 시트 저항은, 셀 단체 (單體) 이면 보다 낮은 편이 바람직하지만, 실제로 사용되는 형태 (태양전지 모듈) 에서는, 셀의 직렬 접속단수에 의해 면적 손실이 발생한다. 셀의 직렬 접속단수가 많아질수록, 면적 손실은 증대한다. 또, 투명 도전막과 이면 전극의 접촉 저항에 의한 줄 손실도 발생한다. 이것도, 직렬 접속단수가 많아질수록, 접촉 부위가 많아지므로 증대한다. 그 때문에, 투명 도전막에 의한 줄 손실보다, 상기 면적 손실, 및 투명 도전막과 이면 전극의 접촉 저항에 의한 줄 손실이 커져, 투명 도전막의 시트 저항이 10 Ω/□ 정도라면, 투명 도전막의 시트 저항이 이것보다 작게 해도, 태양전지의 변환 효율에 미치는 영향은 경미하다. 면적 손실, 및 투명 도전막과 이면 전극의 접촉 저항에 의한 줄 손실이 지배적 인자가 된다.The sheet resistance required for the transparent conductive film for a solar cell is about 10? / ?. Solar cells are typically used in the form of integrated modules in which solar cells are connected in series. Therefore, the sheet resistance required for the transparent conductive film is preferably lower than that of a single cell, but in the form actually used (solar cell module), an area loss occurs due to the number of cells connected in series . As the number of series connection stages of the cells increases, the area loss increases. In addition, a line loss due to the contact resistance between the transparent conductive film and the back electrode also occurs. This also increases as the number of series connection stages increases and the number of contact portions increases. Therefore, if the area loss and the line loss due to the contact resistance between the transparent conductive film and the back electrode are larger than the line loss caused by the transparent conductive film and the sheet resistance of the transparent conductive film is about 10? / Square, Even if the resistance is smaller than this, the influence on the conversion efficiency of the solar cell is slight. The area loss and the line loss due to the contact resistance between the transparent conductive film and the back electrode are dominant factors.

또, 현재 사용되고 있는 산화아연계 투명 도전막 (AZO) 은, 비저항의 막두께 의존성이 있는 것이 알려져 있다. 막두께가 두꺼워질수록 비저항이 낮아지고, 500 ㎚ 정도까지 비저항은 서서히 저저항화한다. 500 ㎚ 에서 포화되어 그 이상 막두께를 두껍게 해도 거의 비저항은 일정값을 취한다. AZO 는 비저항의 막두께 의존성이 있으므로, 10 Ω/□ 정도를 실현하기 위해서는 적어도 막두께 500 ㎚ 는 필요하다. 그 때문에, 산화아연계 투명 도전막에서는, 막두께 500 ㎚ 이고, 시트 저항 10 Ω/□ 이하가 기준으로 되어 있다. 본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 500 ㎚ 의 막두께에 있어서의 시트 저항이 10 Ω/□ 이하인 것이 바람직하고, 9 Ω/□ 이하인 것이 더욱 바람직하다.It is also known that the currently used zinc oxide based transparent conductive film (AZO) has a dependency of the resistivity on the film thickness. The thicker the film thickness, the lower the resistivity, and the resistivity gradually decreases to about 500 nm. Even if the film thickness is thicker than 500 nm, the resistivity takes a constant value. Since AZO has a dependence of the resistivity on the film thickness, it is necessary to have a film thickness of at least 500 nm in order to realize 10 Ω / □. For this reason, in the zinc oxide based transparent conductive film, the film thickness is 500 nm and the sheet resistance is 10 Ω / □ or less. It is preferable that the zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention has a sheet resistance of 10 Ω / □ or less at a film thickness of 500 nm, and more preferably 9 Ω / □ or less.

또한, 태양전지는 옥외에서 사용되지만, AZO 및 GZO 는 화학적 내구성이 부족하여, 이들을 사용한 태양전지는 내구성이 열등하다. 한편, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막은, 우수한 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 을 갖고 있어, 이와 같은 투명 도전막을 사용한 태양전지도, 우수한 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 을 갖는다.In addition, while solar cells are used outdoors, AZO and GZO lack chemical durability and solar cells using them are inferior in durability. On the other hand, the zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention has excellent chemical durability (heat and humidity resistance and heat resistance), and solar cells using such a transparent conductive film also have excellent chemical durability (heat and humidity resistance and heat resistance).

또한, 태양전지로서 화합물계 태양전지 및 실리콘계 태양전지를 예로 들어 설명했지만, 캘코파이라이트계 태양전지, 유기 재료를 사용한 유기 태양전지 등에 대해서도, 수광부측의 전극층으로서 본 발명의 산화아연계 투명 도전막을 채용해도 된다.In addition, although a compound solar cell and a silicon solar cell are described as solar cells as an example, a gallium arsenide-based solar cell, an organic solar cell using an organic material, and the like may also be used as the electrode layer on the light- .

실시예Example

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

또한, 실시예 및 비교예에 있어서 실시한 물성의 평가는, 이하와 같다.The evaluation of properties in Examples and Comparative Examples is as follows.

<비저항><Resistivity>

비저항은, 저항률계 (미츠비시 화학 (주) 제조 「LORESTA-GP, MCP-T610」) 를 이용하여, 4 단자 4 탐침법에 의해 측정하였다. 상세하게는, 샘플에 4 개의 침상 전극을 직선 상에 두고, 외측의 2 탐침 사이와 내측의 2 탐침 사이에 일정한 전류를 흘리고, 내측의 2 탐침 사이에서 발생하는 전위차를 측정하여 저항을 구했다.The specific resistance was measured by a 4-terminal 4 probe method using a resistivity meter ("LORESTA-GP, MCP-T610" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). Specifically, the resistance was obtained by measuring the potential difference generated between the inner two probes by flowing a constant current between the two probes between the outer two probes and the inner one, with four needle electrodes on the sample in a straight line.

<표면 저항><Surface resistance>

표면 저항 (Ω/□) 은, 비저항 (Ω·㎝) 을 막두께 (㎝) 로 나눔으로써 산출하였다. 또한, 막두께는 Tencor 사 제조 「Alpha-Step IQ」를 이용하여 측정하였다.The surface resistance (Ω / □) was calculated by dividing the resistivity (Ω · cm) by the film thickness (㎝). The film thickness was measured using "Alpha-Step IQ" manufactured by Tencor Corporation.

<이동도 및 캐리어 전자 농도><Mobility and carrier electron concentration>

이동도 및 캐리어 전자 농도는, Van Der Pauw 법에 의한 HALL 효과 측정 방법에 의해 측정을 실시했다. 측정에는, 나노메트릭스사 제조의 HL5500PC 홀 효과 측정 장치를 이용하여, 선단이 250 ㎛φ 로 가공된 프로브를 사용하였다.The mobility and carrier electron concentration were measured by the HALL effect measurement method by the Van Der Pauw method. For the measurement, a probe having a tip of 250 탆 phi was used by using a HL5500PC Hall effect measuring apparatus manufactured by Nanometrics Inc.

<상대 밀도><Relative density>

상대 밀도는 이하의 식으로 구했다.Relative density was obtained by the following equation.

상대 밀도 = 100 × [(소결체의 밀도)/(이론 밀도)]Relative density = 100 x [(density of sintered body) / (theoretical density)]

이론 밀도는 다음 방법으로 구했다. 먼저, 소결체의 제조에 사용한 각 성분의 밀도에, 소결체의 제조에 사용한 각 성분의 합계 중량을 1 로 했을 때의, 그 성분의 중량의 비율을 곱한다. 사용한 모든 성분에 대해 이것을 산출하고, 그것들의 합계를 이론 밀도로 했다. The theoretical density was obtained by the following method. First, the density of each component used in the production of the sintered body is multiplied by the ratio of the weight of the components when the total weight of the components used for manufacturing the sintered body is 1. This was calculated for all the used components, and the sum of them was made the theoretical density.

소결체의 밀도는 다음의 방법으로 구했다. 소결체를, 정확한 체적이 측정 가능하도록 사각형체 혹은 원기둥상으로 가공하였다. 가공한 소결체의 체적과 중량을 측정하였다. 측정한 소결체의 체적과 중량으로부터, 이하의 식에 따라 소결체의 밀도를 구했다.The density of the sintered body was determined by the following method. The sintered body was processed into a square shape or a cylindrical shape so that an accurate volume could be measured. The volume and the weight of the processed sintered body were measured. From the volume and weight of the sintered body thus measured, the density of the sintered body was determined according to the following formula.

소결체의 밀도 (g/㎤) = [(소결체의 중량)/(소결체의 체적)]Density of the sintered body (g / cm3) = [(weight of the sintered body) / (volume of the sintered body)]]

이하, 그 방법을 측장법이라고 기재하는 경우가 있다.Hereinafter, the method may be referred to as a measurement method.

<색차 측정><Color difference measurement>

습식 연마기 (주식회사 마루토 제조 마루토랩) 에 의해, 연마지 #60 및 #180 을 이용하여, 소결체의 표면을 표면 조도 (Ra) 가 0.5 ㎛ 이하가 될 때까지 습식 연마를 실시했다. 그 면의 색도 a*, 색도 b* 및 명도 L* 를, 분광 측색계 (Z-300A, 닛폰 덴쇼쿠 공업 주식회사) 를 이용하여 측정하고, CIE1976 공간에서 평가했다. 각 실시예 또는 비교예에서 얻어진 소결체에 관한 측정 결과를, 표 3 에 나타냈다.The surface of the sintered body was wet-polished by a wet grinding machine (Marutopra Co., Ltd., Maruto Co., Ltd.) using the abrasive paper # 60 and # 180 until the surface roughness Ra became 0.5 m or less. The chromaticity a *, chromaticity b * and lightness L * of the surface were measured using a spectroscopic colorimeter (Z-300A, Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd.) and evaluated in the CIE 1976 space. The measurement results of the sintered bodies obtained in the respective Examples and Comparative Examples are shown in Table 3.

<투과율><Transmittance>

투과율은, 자외 가시 근적외 분광 광도계 (닛폰 분광 (주) 제조 「V-670」) 를 이용하여, 가시 영역 (400 ㎚ ∼ 800 ㎚) 및 근적외 영역 (800 ㎚ ∼ 1400 ㎚ 와 800 ㎚ ∼ 2500 ㎚ 의 2 개의 범위) 에 대해 측정하였다. 또한, 유리 기판을 포함하는 투명 도전성 기판의 투과율을 측정하였다.The transmittance was measured in a visible region (400 nm to 800 nm) and near infrared region (800 nm to 1400 nm and 800 nm to 2500 nm) using an ultraviolet visible near infrared spectrophotometer ("V-670" &Lt; / RTI &gt; nm). Further, the transmittance of a transparent conductive substrate including a glass substrate was measured.

<내습열성><Humidity Durability>

투명 도전막을, 온도 85 ℃, 상대 습도 85 % 의 분위기 중에서 1000 시간 유지하는 내습열 시험에 교부한 후, 표면 저항을 측정하였다. 시험 전의 표면 저항을 A 및 시험 후의 표면 저항을 B 로 했을 때에, (B-A)/A 의 값을 % 단위로 구해 내습열성의 지표로 했다. 값이 클수록, 시험 후에 표면 저항이 커진 것을 나타낸다.The transparent conductive film was subjected to a moisture resistance heat test in which the temperature was maintained at 85 캜 and 85% relative humidity for 1000 hours, and the surface resistance was measured. The value of (B-A) / A was determined in units of% when the surface resistance before the test was A and the surface resistance after the test was B, which was used as an index of resistance to humidity resistance. The larger the value, the greater the surface resistance after the test.

<내열성><Heat resistance>

투명 도전성 기판을, 온도 300 ℃ 의 대기 중에서 2000 분 유지하는 내열 시험에 교부한 후, 표면 저항을 측정하였다. 시험 전의 표면 저항을 A 및 시험 후의 표면 저항을 B 로 했을 때에, (B-A)/A 의 값을 % 단위로 구해 내열성의 지표로 했다. 값이 클수록, 시험 후에 표면 저항이 커진 것을 나타낸다. 또한, 값이 부 (負) 의 수인 경우에는, 시험 후의 표면 저항이 시험 전에 비해 작아진 것을 나타낸다. 값이 작을수록 내열성이 우수하다.The transparent conductive substrate was subjected to a heat resistance test in which the temperature was maintained at 300 캜 for 2,000 minutes in the atmosphere, and then the surface resistance was measured. The value of (B-A) / A was determined in units of% when the surface resistance before the test was A and the surface resistance after the test was B, and the index was taken as an index of heat resistance. The larger the value, the greater the surface resistance after the test. When the value is a negative number, it indicates that the surface resistance after the test is smaller than that before the test. The smaller the value, the better the heat resistance.

(실시예 1) (Example 1)

산화아연 분말 (ZnO : 하쿠스이테크 (주) 제조, 순도 99.9 %, 평균 1 차 입자 사이즈 1 ㎛ 이하), 및 일산화티탄 분말 (TiO(II) : 후루우치 화학 (주) 제조, 순도 99.9 %, 평균 1 차 입자 사이즈 1 ㎛ 이하) 을, 아연과 티탄의 원자수비가 Zn : Ti = 98.2 : 1.8 이 되도록 합계로 100 g 칭량해, 수지제 포트에 넣었다. 이어서, 용매로서 50 g 의 에탄올을 넣어, 습식 볼밀 혼합법에 의해 습식 혼합하였다. 이 습식 혼합은, 볼로서 경질 ZrO2 볼 (2 ㎜φ) 을 이용하여, 18 시간 실시했다. 이어서, 습식 혼합 후의 슬러리를 꺼내, 볼을 체에 의해 제거하고, 혼합 용매를 이배퍼레이터에 의해 제거하고, 잔류물을 열풍 건조기로 100 ℃ 에서 3 시간 건조시켜, 혼합 분말을 얻었다.(Purity: 99.9%, average primary particle size: 1 占 퐉 or less) and titanium monoxide powder (TiO (II): manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd., purity: 99.9% Average primary particle size of 1 mu m or less) were weighed in a total amount of 100 g so that the atomic ratio of zinc and titanium was Zn: Ti = 98.2: 1.8. Subsequently, 50 g of ethanol was added as a solvent and wet-mixed by a wet ball mill mixing method. This wet mixing was carried out for 18 hours using a hard ZrO 2 ball (2 mmφ) as a ball. Subsequently, the slurry after the wet mixing was taken out, the balls were removed by sieving, the mixed solvent was removed by a distributor, and the residue was dried at 100 ° C for 3 hours by a hot air drier to obtain a mixed powder.

얻어진 혼합 분말을 직경 100 ㎜ 의 흑연으로 이루어지는 금형 (다이스) 에 넣었다. 흑연으로 이루어지는 펀치로 30 ㎫ 의 압력으로 진공 가압하고, 1000 ℃ 에서 4 시간 가열 처리 (핫 프레스 (HP) 법) 를 실시해, 원반형의 소결체를 얻었다. 이 소결체의 이론 밀도는 5.59 g/㎤ 이고, 상대 밀도는 97.9 % 였다. 이론 밀도는 이하와 같이 구했다.The obtained mixed powder was put into a mold (dice) made of graphite having a diameter of 100 mm. Vacuum pressurized at 30 MPa with a punch made of graphite, and subjected to a heat treatment (hot press (HP) method) at 1000 占 폚 for 4 hours to obtain a disc-shaped sintered body. The theoretical density of the sintered body was 5.59 g / cm 3, and the relative density was 97.9%. The theoretical density was obtained as follows.

이론 밀도 = (산화아연의 밀도 × 혼합 질량비) + (일산화티탄의 밀도 × 혼합 질량비)Theoretical density = (density of zinc oxide x mixed mass ratio) + (density of titanium monoxide x mixed mass ratio)

= 5.6 × 0.982 + 4.93 × 0.018           = 5.6 x 0.982 + 4.93 x 0.018

= 5.59           = 5.59

소결체에 표면 연삭, 외주 연삭 및 표면 연마를 실시해, 직경 80 ㎜ 및 두께 3 ㎜ 의 원반형의 산화물 소결체를 얻었다. 얻어진 산화물 소결체를, 구리판을 백킹 플레이트로서 사용하고, 인듐 땜납으로 본딩하여, 스퍼터링 타겟을 얻었다.The sintered body was subjected to surface grinding, outer grinding and surface grinding to obtain a disk-shaped oxide sintered body having a diameter of 80 mm and a thickness of 3 mm. The obtained oxide-sintered body was bonded with indium solder using a copper plate as a backing plate to obtain a sputtering target.

얻어진 스퍼터링 타겟을 이용하여, 이하의 조건으로 스퍼터링법에 의해, 기판 상에 약 500 ㎚ 의 막두께를 갖도록 산화아연계 투명 도전막을 형성하였다. 약 50 분간의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전에서 기인하여 스퍼터링 장치의 운전이 정지한 횟수는 3 회 이내이고, 스퍼터 레이트는 10 ㎚/분으로, 성막 안정성은 양호했다.Using the obtained sputtering target, a transparent oxide conductive film was formed on the substrate to have a film thickness of about 500 nm by sputtering under the following conditions. In sputtering for about 50 minutes, the number of times of stopping the operation of the sputtering apparatus due to the abnormal discharge was 3 or less, and the sputtering rate was 10 nm / min, and the deposition stability was good.

타겟 치수 : 직경 80 ㎜, 두께 3 ㎜ Target dimensions: diameter 80 mm, thickness 3 mm

스퍼터링 장치 : 알박 (주) 제조, 실험용 소형 스퍼터링 장치 CS-L Sputtering apparatus: Small sputtering apparatus CS-L manufactured by ULVAC CO., LTD.

스퍼터 방식 : DC 마그네트론 스퍼터링 Sputtering method: DC magnetron sputtering

도달 진공도 : 1.0 × 10-4 Pa 이하 Achieved vacuum degree: 1.0 × 10 -4 Pa or less

스퍼터링 가스 : 아르곤 Sputtering gas: argon

스퍼터링 가스압 : 1.0 PaSputtering gas pressure: 1.0 Pa

기판 온도 : 200 ℃Substrate temperature: 200 DEG C

성막 시간 : 약 50 분 Duration: about 50 minutes

스퍼터 전력 : 200 W (3.98 W/㎠) Sputter power: 200 W (3.98 W / cm 2)

사용 기판 : 무알칼리 유리 (100 ㎜ × 100 ㎜ × 0.7 ㎜)Substrate used: Alkali glass (100 mm x 100 mm x 0.7 mm)

얻어진 박막을, 시판되는 농염산을 2 배 희석한 염산에 용해하고, ICP-AES (서모피셔 사이언티픽 (주) 제조, Thermo-6500) 에 의해, 박막 조성을 분석하였다. 타겟 조성과 거의 동일한 조성의 박막이 얻어져 있었다.The thin film thus obtained was dissolved in hydrochloric acid twice diluted with commercially available concentrated hydrochloric acid, and the composition of the thin film was analyzed by ICP-AES (Thermo-6500, manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.). A thin film having substantially the same composition as the target composition was obtained.

또, 이 투명 도전막에 대해, X 선 회절 장치 (리가쿠 전기 (주) 제조, RINT2000) 를 이용하여 박막 측정용의 어태치먼트를 사용한 X 선 회절을 실시함과 함께, 에너지 분산형 X 선 마이크로 애널라이저 (TEM-EDX) 를 사용하여 아연에의 티탄의 도프 상태를 조사하고, 추가로 전계 방사형 전자현미경 (FE-SEM) 을 이용하여 결정 구조를 조사했다. 그 결과, C 축 배향한 우르츠광형의 단상 (單相) 이고, 티탄이 아연으로 치환 고용되어 있는 것을 알 수 있었다.The transparent conductive film was subjected to X-ray diffraction using an attachment for thin-film measurement using an X-ray diffraction apparatus (RINT2000, manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.) (TEM-EDX) was used to investigate the doping state of titanium to zinc, and the crystal structure was further investigated using an electric field-type electron microscope (FE-SEM). As a result, it was found that the single phase of the C-axis oriented Wurtzite type was replaced by titanium and substituted by zinc.

얻어진 투명 도전성 기판 상의 투명 도전막에 대해, 캐리어 전자 농도, 이동도, 비저항, 표면 저항, 내습열성 및 내열성을 측정하였다. 캐리어 전자 농도는 3.17 × 1020- 3 이고, 이동도는 44.7 ㎠/Vs 이고, 비저항은 4.4 × 10-4 Ω·㎝ 이고, 그리고 표면 저항은 9.1 Ω/□ (막두께 483 ㎚, 막두께를 500 ㎚ 로 했을 때의 저항은 8.8 Ω/□) 이었다. 이와 같이, 얻어진 투명 도전막은 저저항이었다. 결과를 표 2 에 나타낸다.The carrier electron density, the mobility, the resistivity, the surface resistance, the humidity resistance and the heat resistance were measured for the transparent conductive film on the obtained transparent conductive substrate. Carrier electron concentration of 3.17 × 10 20- 3, and the mobility is 44.7 ㎠ / Vs, and the specific resistance of 4.4 × 10 -4 Ω · ㎝ and, and surface resistance of 9.1 Ω / □ (thickness 483 ㎚, thickness Was set to 500 nm, the resistance was 8.8? /?). Thus, the obtained transparent conductive film had low resistance. The results are shown in Table 2.

얻어진 투명 도전성 기판의 투과율 (유리 기판을 포함한다) 은, 가시 영역 (400 ㎚ ∼ 800 ㎚) 에서 평균 82.1 %, 800 ㎚ ∼ 1400 ㎚ 의 근적외 영역에서 평균 80.8%, 및 800 ㎚ ∼ 2500 ㎚ 의 근적외 영역에서 평균 53.6 % 였다. 내습열성 시험에 있어서의 저항의 변화는 12 % 였다. 또, 내열성 시험에 있어서의 저항의 변화는 -7.1 % 이고, 시험 전에 비해 시험 후가 저저항값이었다. 결과를 표 2 에 나타낸다.The transmittance (including the glass substrate) of the obtained transparent conductive substrate was 82.1% on average in the visible region (400 nm to 800 nm), 80.8% on average in the near infrared region of 800 nm to 1400 nm, In the near infrared region, the mean was 53.6%. The change in resistance in the resistance to humidity test was 12%. The change in resistance in the heat resistance test was -7.1%, and the resistance value after the test was lower than that before the test. The results are shown in Table 2.

(실시예 2) (Example 2)

표 1 에 나타내는 원료 조성이 되도록 실시예 1 과 동일한 산화아연 분말 및 일산화티탄 분말, 추가로 산화알루미늄 분말로는 순도가 99.9 %, 평균 1 차 입자 사이즈가 0.5 ㎛ 인 스미토모 화학 (주) 제조의 Al2O3 분말로 이루어지는 원료 분말을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 순서로 스퍼터링 타겟을 얻었다.The same zinc oxide powder and titanium monoxide powder as in Example 1 were used so that the raw material composition shown in Table 1 was obtained. Aluminum oxide powder having a purity of 99.9% and an average primary particle size of 0.5 mu m Sputtering target was obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw material powder composed of 2 O 3 powder was used.

얻어진 스퍼터링 타겟을 이용하여, 실시예 1 과 동일한 조건으로 스퍼터링법에 의해, 기판 상에 약 500 ㎚ 의 막두께를 갖도록 산화아연계 투명 도전막을 형성하였다.Using the obtained sputtering target, a transparent conductive oxide film based on zinc oxide was formed on the substrate to have a film thickness of about 500 nm under the same conditions as in Example 1 by sputtering.

어느 스퍼터링 타겟을 사용한 경우도, 약 50 분간의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전에서 기인하여 스퍼터링 장치의 운전이 정지한 횟수는 3 회 이내이고, 스퍼터 레이트는 약 10 ㎚/분으로, 성막 안정성은 양호했다.In the case of using any sputtering target, the number of times of stopping the operation of the sputtering apparatus due to the abnormal discharge was within 3 times in the sputtering for about 50 minutes, the sputtering rate was about 10 nm / min, and the film forming stability was good .

얻어진 박막 각각에 대해, 실시예 1 과 동일한 순서로 박막 조성을 분석하였다. 어느 박막도, 타겟 조성과 거의 동일한 조성이었다.The thin film compositions were analyzed in the same manner as in Example 1 for each of the obtained thin films. All thin films had almost the same composition as the target composition.

또, 얻어진 박막 각각에 대해, 실시예 1 과 동일하게 X 선 회절 장치 (리가쿠 전기 (주) 제조, RINT2000) 를 이용하여 박막 측정용 어태치먼트를 사용한 X 선 회절을 실시함과 함께, 에너지 분산형 X 선 마이크로 애널라이저 (TEM-EDX) 를 사용하여 아연에의 티탄의 도프 상태를 조사하고, 추가로 전계 방사형 전자현미경 (FE-SEM) 을 사용하여 결정 구조를 조사했다. 그 결과, 모두 C 축 배향한 우르츠광형의 단상이고, 티탄이 아연으로 치환 고용되어 있는 것을 알 수 있었다.The obtained thin films were each subjected to X-ray diffraction using an X-ray diffraction apparatus (RINT2000 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.) using an attachment for thin-film measurement in the same manner as in Example 1, The dope state of titanium on zinc was examined using an X-ray microanalyzer (TEM-EDX), and the crystal structure was further investigated using a field-emission-type electron microscope (FE-SEM). As a result, it was found that all of them were single-phase of Wurtz-type with C-axis alignment and titanium was substituted with zinc.

얻어진 투명 도전성 기판 상의 투명 도전막에 대해, 캐리어 전자 농도, 이동도, 비저항, 표면 저항, 내습열성 및 내열성을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 얻어진 투명 도전성 기판 각각의 투과율 (유리 기판을 포함한다) 을 측정하였다 (가시 영역 및 근적외 영역). 내습열성 시험에 있어서의 저항의 변화는 48 % 였다. 또, 내열성 시험에 있어서의 저항의 변화는 -0.8 % 이고, 시험 전에 비해 시험 후가 저저항값이었다. 결과를 표 2 에 나타낸다.The carrier electron density, the mobility, the resistivity, the surface resistance, the humidity resistance and the heat resistance were measured for the transparent conductive film on the obtained transparent conductive substrate. The results are shown in Table 2. The transmittance (including the glass substrate) of each of the obtained transparent conductive substrates was measured (visible region and near infrared region). The resistance change in the resistance to humidity test was 48%. The change in resistance in the heat resistance test was -0.8%, and the resistance value after the test was lower than that before the test. The results are shown in Table 2.

(실시예 3, 4, 7 및 8, 그리고 비교예 1 ∼ 11) (Examples 3, 4, 7 and 8, and Comparative Examples 1 to 11)

표 1 에 나타내는 원료 조성이 되도록 실시예 1 또는 실시예 2 에서 사용한 것과 동일한 원료 분말을 이용하여, 핫 프레스법 대신에 방전 플라즈마 소결 (SPS) 법에 의해 소결체를 얻은 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 순서로 스퍼터링 타겟을 얻었다. 또한, 방전 플라즈마 소결은 다음과 같이 실시했다. 얻어진 혼합 분말을 흑연으로 이루어지는 금형 (다이스) 에 넣고, 직경 100 ㎜ 의 흑연으로 이루어지는 펀치로 30 ㎫ 의 압력으로 Ar 분위기하, 가압하였다. 그 후, 약 30 분간으로 실온에서부터 소결 온도 (1000 ℃) 까지 승온시키고, 1000 ℃ 에서 15 분간 SPS (방전 플라즈마 소결) 처리를 실시해, 원반형의 소결체를 얻었다.The same raw material powder as that used in Example 1 or Example 2 was used so that the raw material composition shown in Table 1 was used, and a sintered body was obtained by a discharge plasma sintering (SPS) method instead of the hot pressing method. A sputtering target was obtained in this order. The discharge plasma sintering was carried out as follows. The obtained mixed powder was put into a die made of graphite and pressurized in a Ar atmosphere at a pressure of 30 MPa with a punch made of graphite having a diameter of 100 mm. Thereafter, the temperature was raised from room temperature to a sintering temperature (1000 캜) for about 30 minutes, and SPS (discharge plasma sintering) treatment was performed at 1000 캜 for 15 minutes to obtain a disc-shaped sintered body.

각각 얻어진 스퍼터링 타겟을 이용하여, 실시예 1 과 동일한 조건으로 스퍼터링법에 의해, 기판 상에 약 500 ㎚ 의 막두께를 갖도록 산화아연계 투명 도전막을 형성하였다. 어느 스퍼터링 타겟을 사용한 경우도, 약 50 분간의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전에서 기인해 스퍼터링 장치의 운전이 정지한 횟수는 3 회 이내이고, 스퍼터 레이트는 약 10 ㎚/분으로, 성막 안정성은 양호했다.Using each of the obtained sputtering targets, a zinc oxide based transparent conductive film was formed on the substrate to have a film thickness of about 500 nm under the same conditions as in Example 1 by sputtering. In the case of using any sputtering target, the number of times of stopping the operation of the sputtering apparatus due to the abnormal discharge was within 3 times in the sputtering for about 50 minutes, the sputtering rate was about 10 nm / min, and the film forming stability was good .

얻어진 박막 각각에 대해, 실시예 1 과 동일한 순서로 박막 조성을 분석하였다. 어느 박막도, 타겟 조성과 거의 동일한 조성이었다.The thin film compositions were analyzed in the same manner as in Example 1 for each of the obtained thin films. All thin films had almost the same composition as the target composition.

또, 얻어진 박막 각각에 대해, 실시예 1 과 동일하게 X 선 회절 장치 (리가쿠 전기 (주) 제조, RINT2000) 를 이용하여 박막 측정용 어태치먼트를 사용한 X 선 회절을 실시함과 함께, 에너지 분산형 X 선 마이크로 애널라이저 (TEM-EDX) 를 사용하여 아연에의 티탄의 도프 상태를 조사하고, 추가로 전계 방사형 전자현미경 (FE-SEM) 을 이용하여 결정 구조를 조사했다. 그 결과, 모두 C 축 배향한 우르츠광형의 단상이고, 티탄이 아연으로 치환 고용되어 있는 것을 알 수 있었다.The obtained thin films were each subjected to X-ray diffraction using an X-ray diffraction apparatus (RINT2000 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.) using an attachment for thin-film measurement in the same manner as in Example 1, The dope state of titanium on zinc was examined using an X-ray microanalyzer (TEM-EDX), and the crystal structure was further investigated using an electric field-type electron microscope (FE-SEM). As a result, it was found that all of them were single-phase of Wurtz-type with C-axis alignment and titanium was substituted with zinc.

얻어진 투명 도전성 기판 상의 투명 도전막 각각에 대해, 캐리어 전자 농도, 이동도, 비저항, 표면 저항, 내습열성 및 내열성을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 얻어진 투명 도전성 기판 각각의 투과율 (유리 기판을 포함한다) 을 측정하였다 (가시 영역 및 근적외 영역). 결과를 표 2 에 나타낸다.The carrier electron concentration, the mobility, the specific resistance, the surface resistance, the humidity resistance and the heat resistance were measured for each of the transparent conductive films on the obtained transparent conductive substrate. The results are shown in Table 2. The transmittance (including the glass substrate) of each of the obtained transparent conductive substrates was measured (visible region and near infrared region). The results are shown in Table 2.

(실시예 5) (Example 5)

일산화티탄 분말 대신에 삼산화이티탄 분말 (Ti2O3(III) : 후루우치 화학 (주) 제조, 순도 99.9 %, 평균 1 차 입자 사이즈 1 ㎛ 이하) 을 이용하여, 핫 프레스 (HP) 법 대신에 캡슐 HIP 소결법에 의해 소결체를 얻은 것 이외에는, 실시예 2 와 동일한 순서로 스퍼터링 타겟을 얻었다. 또한, 캡슐 HIP 소결은 다음과 같이 실시했다.Instead of the hot press (HP) method, titanium dioxide trioxide powder (Ti 2 O 3 (III): manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd., purity of 99.9%, average primary particle size of 1 μm or less) A sputtering target was obtained in the same manner as in Example 2 except that a sintered body was obtained by the capsule HIP sintering method. The capsule HIP sintering was carried out as follows.

먼저, 원료 분말을, Zn : Ti : Al 의 원자수비가 98.2 : 1.0 : 0.8 이 되는 비율로 건식 혼합하여, 혼합 분말을 얻었다. 얻어진 혼합 분말을, 불활성 분위기 (Ar) 중에 있어서 승온 속도 10 ℃/분으로 실온에서부터 1200 ℃ 까지 승온시킨 후, 1200 ℃ 에서 10 시간 소성하였다. 소성 후, 유발에서 가볍게 손으로 분쇄해, 산화아연계 분말을 얻었다. 얻어진 산화아연계 분말의 탭 밀도를 JIS K5101 에 준거해 구했다. 즉, 소정 사이즈의 메스 실린더에 산화아연 분말의 체적 변화가 없어질 때까지, 진동을 부여하면서 산화아연 분말을 충전하고, 메스 실린더의 체적 (㎤) 과 산화아연 분말의 충전량 (g) 으로부터 구했다. 얻어진 산화아연계 분말의 탭 밀도는 3.12 g/㎤ 였다.First, the raw material powder was dry-mixed at a ratio of atomic ratio of Zn: Ti: Al of 98.2: 1.0: 0.8 to obtain a mixed powder. The obtained mixed powder was heated from room temperature to 1200 占 폚 at a temperature raising rate of 10 占 폚 / min in an inert atmosphere (Ar), and then calcined at 1200 占 폚 for 10 hours. After firing, the mixture was lightly hand crushed by induction to obtain a zinc oxide-based powder. The tap density of the resulting zinc oxide-based powder was determined in accordance with JIS K5101. That is, the zinc oxide powder was charged while imparting vibration until the volume change of the zinc oxide powder was eliminated in the measuring cylinder of a predetermined size, and the volume (cm 3) of the measuring cylinder and the filling amount (g) of the zinc oxide powder were obtained. The obtained zinc oxide-based powder had a tap density of 3.12 g / cm 3.

다음으로, 얻어진 산화아연계 분말을, 스테인리스 (SUS304) 제 용기 (외경 : 103 ㎜, 내경 : 100 ㎜, 높이 : 78 ㎜) 에, 산화아연계 분말의 체적 변화가 없어질 때까지 진동을 부여하면서 충전하였다. 산화아연계 분말의 탭 밀도는 3.12 g/㎤ 이고, 이론 밀도가 약 5.6 g/㎤ 인 점에서, 충전율은 약 55.7 % 였다.Next, the obtained zinc oxide-based powder was vibrated in a container made of stainless steel (SUS304) (outer diameter: 103 mm, inner diameter: 100 mm, height: 78 mm) until the volume change of the zinc oxide- . The tap density of the zinc oxide-based powder was 3.12 g / cm 3, and the packing density was about 55.7% in that the theoretical density was about 5.6 g / cm 3.

또한, 이론 밀도는 하기의 식에 의해 구했다.The theoretical density was obtained by the following formula.

이론 밀도 = (산화아연의 밀도 × 혼합 질량비) + (삼산화이티탄의 밀도 × 혼합 질량비) + (산화알루미늄의 밀도 × 혼합 질량비)Theoretical density = (density of zinc oxide x mixed mass ratio) + (density of titanium trioxide x mixed mass ratio) + (density of aluminum oxide x mixed mass ratio)

금속제 용기에 산화아연계 분말을 충전한 후에, 금속제 용기에 배기관을 상측 덮개에 용접하고, 그 후 상측 덮개와 금속제 용기를 용접하였다. 금속제 용기의 용접부의 건전성을 확인하기 위해, He 리크 검사를 실시했다. 이때의 누출량을 1 × 10-9 Pa·㎥/초 이하로 했다. 다음으로, 550 ℃ 로 가열하면서 7 시간에 걸쳐 금속제 용기 내를 감압하고, 금속제 용기 내가 1.33 × 10-2 Pa 이하가 된 것을 확인하고 배기관을 닫아, 금속제 용기를 봉지하였다. 봉지한 금속제 용기를 HIP 장치 ((주) 코베 제강소 제조) 내에 설치하고, 캡슐 HIP 처리를 실시했다. 캡슐 HIP 처리는, 압력 100 ㎫ 의 아르곤 (Ar) 가스 (순도 99.9 %) 를 압력 매체로 하고, 1100 ℃ 에서 1 시간 실시했다. HIP 처리 후, 금속제 용기를 분리해, 원기둥형의 산화아연계 소결체를 얻었다.After filling the metal container with the zinc oxide-based powder, the exhaust pipe was welded to the upper cover of the metal container, and then the upper cover and the metal container were welded. In order to confirm the integrity of the welded part of the metal container, a He leak test was carried out. At this time, the amount of leakage was set to 1 x 10 &lt; -9 &gt; Pa · m &lt; 3 &gt; / sec or less. Next, the inside of the metal container was depressurized for 7 hours while being heated to 550 占 폚, confirming that the metal container had reached 1.33 占10-2 Pa or less, closed the exhaust pipe, and sealed the metal container. The encapsulated metal container was placed in a HIP apparatus (manufactured by Kobe Steel Co., Ltd.), and subjected to capsule HIP treatment. Capsule HIP treatment was carried out at 1100 占 폚 for 1 hour using argon (Ar) gas (purity 99.9%) at a pressure of 100 MPa as a pressure medium. After the HIP treatment, the metal vessel was separated to obtain a cylindrical sintered zinc oxide-based sintered body.

이 산화아연계 소결체를 전자현미경으로 관찰한 바, 공공을 거의 갖지 않는 치밀한 소결체였다. 이 산화아연계 소결체의 상대 밀도를, 이하의 식으로 구하면 98.9 % 였다. 또한, 이론 밀도는 상기 서술한 바와 같고, 소결체의 밀도는 측장법에 의해 구했다.The sintered zinc oxide-based sintered body was observed with an electron microscope, and it was a dense sintered body having little vacancy. The relative density of the sintered zinc oxide-based sintered body was 98.9% as determined by the following equation. The theoretical density was as described above, and the density of the sintered body was determined by the lateral method.

상대 밀도 = [(소결체의 밀도)/(이론 밀도)] × 100Relative density = [(density of sintered body) / (theoretical density)] x 100

산화아연계 소결체에 표면 연삭, 외주 연삭 및 표면 연마를 실시해, 직경 80.0 ㎜ 및 두께 3 ㎜ 의 원반형의 산화물 소결체를 얻었다. 얻어진 산화물 소결체를, 구리판을 백킹 플레이트로서 사용하고, 인듐 땜납으로 본딩하여, 스퍼터링 타겟을 얻었다.The zinc oxide-based sintered body was subjected to surface grinding, external grinding and surface grinding to obtain a disk-shaped oxide sintered body having a diameter of 80.0 mm and a thickness of 3 mm. The obtained oxide-sintered body was bonded with indium solder using a copper plate as a backing plate to obtain a sputtering target.

얻어진 스퍼터링 타겟을 이용하여, 실시예 1 과 동일한 조건으로 스퍼터링법에 의해, 기판 상에 약 500 ㎚ 의 막두께를 갖도록 산화아연계 투명 도전막을 형성하였다. 약 50 분간의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전에서 기인하여 스퍼터링 장치의 운전이 정지한 횟수는 3 회 이내이고, 스퍼터 레이트는 약 10 ㎚/분으로, 성막 안정성은 양호했다.Using the obtained sputtering target, a transparent conductive oxide film based on zinc oxide was formed on the substrate to have a film thickness of about 500 nm under the same conditions as in Example 1 by sputtering. In sputtering for about 50 minutes, the number of times of stopping the operation of the sputtering apparatus due to the abnormal discharge was 3 or less, and the sputtering rate was about 10 nm / min, and the deposition stability was good.

얻어진 박막에 대해, 실시예 1 과 동일한 순서로 박막 조성을 분석한 바, 타겟 조성과 거의 동일한 조성이었다.The obtained thin film was analyzed for the thin film composition in the same manner as in Example 1, and the composition was almost the same as the target composition.

또, 얻어진 박막에 대해, 실시예 1 과 동일하게 X 선 회절 장치 (리가쿠 전기 (주) 제조, RINT2000) 를 이용하여 박막 측정용 어태치먼트를 사용한 X 선 회절을 실시함과 함께, 에너지 분산형 X 선 마이크로 애널라이저 (TEM-EDX) 를 사용하여 아연에의 티탄의 도프 상태를 조사하고, 추가로 전계 방사형 전자현미경 (FE-SEM) 을 이용하여 결정 구조를 조사했다. 그 결과, C 축 배향한 우르츠광형의 단상이고, 티탄이 아연으로 치환 고용되어 있는 것을 알 수 있었다.The obtained thin film was subjected to X-ray diffraction using an X-ray diffraction apparatus (RINT2000 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.) in the same manner as in Example 1, using an attachment for thin-film measurement, The doping state of titanium to zinc was examined using a line micro-analyzer (TEM-EDX), and the crystal structure was further investigated using an electric field-type electron microscope (FE-SEM). As a result, it was found that the single phase was a wurtzite type crystal aligned in the C axis, and titanium was substituted by zinc.

얻어진 투명 도전성 기판 상의 투명 도전막에 대해, 캐리어 전자 농도, 이동도, 비저항, 표면 저항, 내습열성 및 내열성을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 얻어진 투명 도전성 기판의 투과율 (유리 기판을 포함한다) 을 측정하였다 (가시 영역 및 근적외 영역).The carrier electron density, the mobility, the resistivity, the surface resistance, the humidity resistance and the heat resistance were measured for the transparent conductive film on the obtained transparent conductive substrate. The results are shown in Table 2. The transmittance (including the glass substrate) of the obtained transparent conductive substrate was measured (visible region and near infrared region).

결과를 표 2 에 나타낸다.The results are shown in Table 2.

(실시예 6) (Example 6)

삼산화이티탄 분말 대신에 티탄블랙 분말 (미츠비시 매티리얼 (주) 제조 : 품번 「13M」, 1 차 입자 사이즈 97 ㎚) 을 이용하여 소결체를 얻은 것 이외에는, 실시예 5 와 동일한 순서로 스퍼터링 타겟을 얻었다.A sputtering target was obtained in the same manner as in Example 5 except that a titanium black powder (manufactured by Mitsubishi Materials Corporation, part number &quot; 13M &quot;, primary particle size: 97 nm) was used instead of titanium trioxide powder to obtain a sintered body.

얻어진 스퍼터링 타겟을 이용하여, 실시예 1 과 동일한 조건으로 스퍼터링법에 의해, 기판 상에 약 500 ㎚ 의 막두께를 갖도록 산화아연계 투명 도전막을 형성하였다. 약 50 분간의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전에서 기인하여 스퍼터링 장치의 운전이 정지한 횟수는 3 회 이내이고, 스퍼터 레이트는 약 10 ㎚/분으로, 성막 안정성은 양호했다.Using the obtained sputtering target, a transparent conductive oxide film based on zinc oxide was formed on the substrate to have a film thickness of about 500 nm under the same conditions as in Example 1 by sputtering. In sputtering for about 50 minutes, the number of times of stopping the operation of the sputtering apparatus due to the abnormal discharge was 3 or less, and the sputtering rate was about 10 nm / min, and the deposition stability was good.

얻어진 박막에 대해, 실시예 1 과 동일한 순서로 박막 조성을 분석한 바, 타겟 조성과 거의 동일한 조성이었다.The obtained thin film was analyzed for the thin film composition in the same manner as in Example 1, and the composition was almost the same as the target composition.

또, 얻어진 박막에 대해, 실시예 1 과 동일하게 X 선 회절 장치 (리가쿠 전기 (주) 제조, RINT2000) 를 이용하여 박막 측정용 어태치먼트를 사용한 X 선 회절을 실시함과 함께, 에너지 분산형 X 선 마이크로 애널라이저 (TEM-EDX) 를 사용하여 아연에의 티탄의 도프 상태를 조사하고, 추가로 전계 방사형 전자현미경 (FE-SEM) 을 이용하여 결정 구조를 조사했다. 그 결과, C 축 배향한 우르츠광형의 단상이고, 티탄이 아연으로 치환 고용되어 있는 것을 알 수 있었다.The obtained thin film was subjected to X-ray diffraction using an X-ray diffraction apparatus (RINT2000 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.) in the same manner as in Example 1, using an attachment for thin-film measurement, The doping state of titanium to zinc was examined using a line micro-analyzer (TEM-EDX), and the crystal structure was further investigated using an electric field-type electron microscope (FE-SEM). As a result, it was found that the single phase was a wurtzite type crystal aligned in the C axis, and titanium was substituted by zinc.

얻어진 투명 도전성 기판 상의 투명 도전막에 대해, 캐리어 전자 농도, 이동도, 비저항, 표면 저항, 내습열성 및 내열성을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 얻어진 투명 도전성 기판의 투과율 (유리 기판을 포함한다) 을 측정하였다 (가시 영역 및 근적외 영역).The carrier electron density, the mobility, the resistivity, the surface resistance, the humidity resistance and the heat resistance were measured for the transparent conductive film on the obtained transparent conductive substrate. The results are shown in Table 2. The transmittance (including the glass substrate) of the obtained transparent conductive substrate was measured (visible region and near infrared region).

결과를 표 2 에 나타낸다.The results are shown in Table 2.

(실시예 9) (Example 9)

일산화티탄 분말 대신에 탄화티탄 분말 (TiC : 닛폰 신금속 (주) 제조, 순도 99.9 %, 평균 입경 0.9 ∼ 1.5 ㎛) 을 이용하여, 산화알루미늄 분말 대신에 산화갈륨 분말 (Ga2O3 : 스미토모 화학 (주) 제조, 순도 99.9 %, 평균 입경 1 ㎛ 이하) 을 이용하여, 핫 프레스법 대신에 방전 플라즈마 소결법에 의해 소결체를 얻은 것 이외에는, 실시예 2 와 동일한 순서로 스퍼터링 타겟을 얻었다. 또한, 방전 플라즈마 소결법의 조건은, 실시예 3 과 동일하다.(Ga 2 O 3 : Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used instead of the aluminum oxide powder by using a titanium carbide powder (TiC: manufactured by Nippon Shin Metal Co., Ltd., purity: 99.9%, average particle size: 0.9 to 1.5 탆) A sputtering target was obtained in the same manner as in Example 2 except that a sintered body was obtained by a discharge plasma sintering method instead of the hot pressing method by using a pelletizing machine (purity: 99.9%, average particle diameter: 1 μm or less). The conditions of the discharge plasma sintering method are the same as those of the third embodiment.

얻어진 스퍼터링 타겟을 이용하여, 실시예 1 과 동일한 조건으로 스퍼터링법에 의해, 기판 상에 약 500 ㎚ 의 막두께를 갖도록 산화아연계 투명 도전막을 형성하였다. 약 50 분간의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전에서 기인해 스퍼터링 장치의 운전이 정지한 횟수는 3 회 이내이고, 스퍼터 레이트는 약 10 ㎚/분으로, 성막 안정성은 양호했다.Using the obtained sputtering target, a transparent conductive oxide film based on zinc oxide was formed on the substrate to have a film thickness of about 500 nm under the same conditions as in Example 1 by sputtering. In sputtering for about 50 minutes, the number of times of stopping the operation of the sputtering apparatus due to the abnormal discharge was 3 or less, and the sputtering rate was about 10 nm / minute, and the deposition stability was good.

얻어진 박막에 대해, 실시예 1 과 동일한 순서로 박막 조성을 분석한 바, 타겟 조성과 거의 동일한 조성이었다.The obtained thin film was analyzed for the thin film composition in the same manner as in Example 1, and the composition was almost the same as the target composition.

또, 얻어진 박막에 대해, 실시예 1 과 동일하게 X 선 회절 장치 (리가쿠 전기 (주) 제조, RINT2000) 를 이용하여 박막 측정용 어태치먼트를 사용한 X 선 회절을 실시함과 함께, 에너지 분산형 X 선 마이크로 애널라이저 (TEM-EDX) 를 사용하여 아연에의 티탄의 도프 상태를 조사하고, 추가로 전계 방사형 전자현미경 (FE-SEM) 을 이용하여 결정 구조를 조사했다. 그 결과, C 축 배향한 우르츠광형의 단상이고, 티탄이 아연으로 치환 고용되어 있는 것을 알 수 있었다.The obtained thin film was subjected to X-ray diffraction using an X-ray diffraction apparatus (RINT2000 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.) in the same manner as in Example 1, using an attachment for thin-film measurement, The doping state of titanium to zinc was examined using a line micro-analyzer (TEM-EDX), and the crystal structure was further investigated using an electric field-type electron microscope (FE-SEM). As a result, it was found that the single phase was a wurtzite type crystal aligned in the C axis, and titanium was substituted by zinc.

얻어진 투명 도전성 기판 상의 투명 도전막에 대해, 캐리어 전자 농도, 이동도, 비저항, 표면 저항, 내습열성 및 내열성을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 얻어진 투명 도전성 기판의 투과율 (유리 기판을 포함한다) 을 측정하였다 (가시 영역 및 근적외 영역).The carrier electron density, the mobility, the resistivity, the surface resistance, the humidity resistance and the heat resistance were measured for the transparent conductive film on the obtained transparent conductive substrate. The results are shown in Table 2. The transmittance (including the glass substrate) of the obtained transparent conductive substrate was measured (visible region and near infrared region).

결과를 표 2 에 나타낸다.The results are shown in Table 2.

(실시예 10 ∼ 13) (Examples 10 to 13)

하기에 나타내는 원료 분말을 이용하여 소결체를 얻은 것 이외에는, 실시예 5 와 동일한 순서로 스퍼터링 타겟을 얻었다.A sputtering target was obtained in the same manner as in Example 5 except that the raw material powder shown below was used to obtain a sintered body.

실시예 10 : 티탄원으로는 질화티탄 분말 (TiN : 닛폰 신금속 (주) 제조, 품번 「TiN-01」, 평균 1 차 입자 사이즈 1.0 ∼ 1.5 ㎛) 을 사용하고, 갈륨원으로는 실시예 9 에서 사용한 산화갈륨 분말을 사용하였다.Example 10 Titanium nitride powder (TiN: product number "TiN-01", manufactured by Nippon Shinku Co., Ltd., average primary particle size 1.0 to 1.5 탆) was used as a titanium source, Was used.

실시예 11 : 티탄원으로는 실시예 1 에서 사용한 일산화티탄 분말을 사용하고, 알루미늄원으로는 탄화알루미늄 (Al4C3 : (주) 고순도 화학 연구소 제조, 순도 99.9 %, 평균 입경 0.5 ㎛) 을 사용하였다.Example 11 Titanium monoxide powder used in Example 1 was used as the titanium source and aluminum carbide (Al 4 C 3 : manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd., purity: 99.9%, average particle diameter: 0.5 μm) was used as the aluminum source Respectively.

실시예 12 : 티탄원으로는 실시예 5 에서 사용한 삼산화이티탄 분말을 사용하고, 알루미늄원으로는 질화알루미늄 (AlN : 와코 쥰아쿠 공업 (주) 제조, 순도 99.9 %, 평균 입경 50 ㎚) 을 사용하였다.Example 12: Titanium dioxide powder used in Example 5 was used as the titanium source, and aluminum nitride (AlN: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity: 99.9%, average particle diameter: 50 nm) was used as the aluminum source .

실시예 13 : 티탄원으로는 실시예 5 에서 사용한 삼산화이티탄 분말을 사용하고, 갈륨원으로는 질화갈륨 (GaN : (주) 고순도 화학 연구소 제조, 순도 99.9 %, 평균 입경 0.5 ㎛) 을 사용하였다.Example 13: Titanium dioxide powder used in Example 5 was used as the titanium source, and gallium nitride (GaN: manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd., purity: 99.9%, average particle diameter: 0.5 탆) was used as a gallium source.

각각 얻어진 스퍼터링 타겟을 이용하여, 실시예 1 과 동일한 조건으로 스퍼터링법에 의해, 기판 상에 약 500 ㎚ 의 막두께를 갖도록 산화아연계 투명 도전막을 형성하였다. 어느 스퍼터링 타겟을 사용한 경우도, 약 50 분간의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전에서 기인해 스퍼터링 장치의 운전이 정지한 횟수는 3 회 이내이고, 스퍼터 레이트는 약 10 ㎚/분으로, 성막 안정성은 양호했다.Using each of the obtained sputtering targets, a zinc oxide based transparent conductive film was formed on the substrate to have a film thickness of about 500 nm under the same conditions as in Example 1 by sputtering. In the case of using any sputtering target, the number of times of stopping the operation of the sputtering apparatus due to the abnormal discharge was within 3 times in the sputtering for about 50 minutes, the sputtering rate was about 10 nm / min, and the film forming stability was good .

얻어진 박막 각각에 대해, 실시예 1 과 동일한 순서로 박막 조성을 분석하였다. 어느 박막도, 타겟 조성과 거의 동일한 조성이었다.The thin film compositions were analyzed in the same manner as in Example 1 for each of the obtained thin films. All thin films had almost the same composition as the target composition.

또, 얻어진 박막 각각에 대해, 실시예 1 과 동일하게 X 선 회절 장치 (리가쿠 전기 (주) 제조, RINT2000) 를 이용하여 박막 측정용 어태치먼트를 사용한 X 선 회절을 실시함과 함께, 에너지 분산형 X 선 마이크로 애널라이저 (TEM-EDX) 를 사용하여 아연에의 티탄의 도프 상태를 조사하고, 추가로 전계 방사형 전자현미경 (FE-SEM) 을 이용하여 결정 구조를 조사했다. 그 결과, 모두 C 축 배향한 우르츠광형의 단상이고, 티탄이 아연으로 치환 고용되어 있는 것을 알 수 있었다.The obtained thin films were each subjected to X-ray diffraction using an X-ray diffraction apparatus (RINT2000 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.) using an attachment for thin-film measurement in the same manner as in Example 1, The dope state of titanium on zinc was examined using an X-ray microanalyzer (TEM-EDX), and the crystal structure was further investigated using an electric field-type electron microscope (FE-SEM). As a result, it was found that all of them were single-phase of Wurtz-type with C-axis alignment and titanium was substituted with zinc.

얻어진 투명 도전성 기판 상의 투명 도전막 각각에 대해, 캐리어 전자 농도, 이동도, 비저항, 표면 저항, 내습열성 및 내열성을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 얻어진 투명 도전성 기판 각각의 투과율 (유리 기판을 포함한다) 을 측정하였다 (가시 영역 및 근적외 영역). 결과를 표 2 에 나타낸다.The carrier electron concentration, the mobility, the specific resistance, the surface resistance, the humidity resistance and the heat resistance were measured for each of the transparent conductive films on the obtained transparent conductive substrate. The results are shown in Table 2. The transmittance (including the glass substrate) of each of the obtained transparent conductive substrates was measured (visible region and near infrared region). The results are shown in Table 2.

(비교예 12) (Comparative Example 12)

삼산화이티탄 분말 대신에 붕화티탄 분말 (TiB2 : 닛폰 신금속 (주) 제조, 품번 「TiB2-NF」, 순도 99.9 %, 평균 입경 1.0 ∼ 2.0 ㎛) 을 사용하여 소결체를 얻은 것 이외에는, 실시예 5 와 동일한 순서로 스퍼터링 타겟을 얻었다.Except that a sintered body was obtained by using titanium boride powder (TiB 2 : manufactured by Nippon Shin Metal Co., Ltd., product number "TiB 2 -NF", purity of 99.9%, average particle size of 1.0 to 2.0 μm) instead of titanium trioxide powder, A sputtering target was obtained in the same manner as in Example 5.

얻어진 스퍼터링 타겟을 이용하여, 실시예 1 과 동일한 조건으로 스퍼터링법에 의해, 기판 상에 약 500 ㎚ 의 막두께를 갖도록 산화아연계 투명 도전막을 형성하였다.Using the obtained sputtering target, a transparent conductive oxide film based on zinc oxide was formed on the substrate to have a film thickness of about 500 nm under the same conditions as in Example 1 by sputtering.

약 50 분간의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전에서 기인해 스퍼터링 장치의 운전이 정지한 횟수는 3 회 이내이고, 스퍼터 레이트는 약 10 ㎚/분으로, 성막 안정성은 양호했다.In sputtering for about 50 minutes, the number of times of stopping the operation of the sputtering apparatus due to the abnormal discharge was 3 or less, and the sputtering rate was about 10 nm / minute, and the deposition stability was good.

얻어진 박막에 대해, 실시예 1 과 동일한 순서로 박막 조성을 분석한 바, 타겟 조성과 거의 동일한 조성이었다.The obtained thin film was analyzed for the thin film composition in the same manner as in Example 1, and the composition was almost the same as the target composition.

또, 얻어진 박막에 대해, 실시예 1 과 동일하게 X 선 회절 장치 (리가쿠 전기 (주) 제조, RINT2000) 를 이용하여 박막 측정용 어태치먼트를 사용한 X 선 회절을 실시함과 함께, 에너지 분산형 X 선 마이크로 애널라이저 (TEM-EDX) 를 사용하여 아연에의 티탄의 도프 상태를 조사하고, 추가로 전계 방사형 전자현미경 (FE-SEM) 을 이용하여 결정 구조를 조사했다. 그 결과, C 축 배향한 우르츠광형의 단상이고, 티탄이 아연으로 치환 고용되어 있는 것을 알 수 있었다.The obtained thin film was subjected to X-ray diffraction using an X-ray diffraction apparatus (RINT2000 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.) in the same manner as in Example 1, using an attachment for thin-film measurement, The doping state of titanium to zinc was examined using a line micro-analyzer (TEM-EDX), and the crystal structure was further investigated using an electric field-type electron microscope (FE-SEM). As a result, it was found that the single phase was a wurtzite type crystal aligned in the C axis, and titanium was substituted by zinc.

얻어진 투명 도전성 기판 상의 투명 도전막에 대해, 캐리어 전자 농도, 이동도, 비저항, 표면 저항, 내습열성 및 내열성을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 얻어진 투명 도전성 기판의 투과율 (유리 기판을 포함한다) 을 측정하였다 (가시 영역 및 근적외 영역).The carrier electron density, the mobility, the resistivity, the surface resistance, the humidity resistance and the heat resistance were measured for the transparent conductive film on the obtained transparent conductive substrate. The results are shown in Table 2. The transmittance (including the glass substrate) of the obtained transparent conductive substrate was measured (visible region and near infrared region).

결과를 표 2 에 나타낸다.The results are shown in Table 2.

(비교예 13) (Comparative Example 13)

삼산화이티탄 분말 대신에 이산화티탄 분말 (TiO2 : 고순도 화학 연구소 제조, 순도 99.9 %, 평균 입경 0.5 ∼ 1.0 ㎛) 을 이용하여 소결체를 얻은 것 이외에는, 실시예 5 와 동일한 순서로 스퍼터링 타겟을 얻었다.A sputtering target was obtained in the same manner as in Example 5 except that a titanium dioxide powder (TiO 2 : manufactured by High Purity Chemical Laboratories, purity: 99.9%, average particle diameter: 0.5 to 1.0 μm) was used instead of titanium trioxide powder to obtain a sintered body.

얻어진 스퍼터링 타겟을 이용하여, 실시예 1 과 동일한 조건으로 스퍼터링법에 의해, 기판 상에 약 500 ㎚ 의 막두께를 갖도록 산화아연계 투명 도전막을 형성하였다.Using the obtained sputtering target, a transparent conductive oxide film based on zinc oxide was formed on the substrate to have a film thickness of about 500 nm under the same conditions as in Example 1 by sputtering.

약 50 분간의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전에서 기인해 스퍼터링 장치의 운전이 정지한 횟수는 3 회 이내이고, 스퍼터 레이트는 약 10 ㎚/분으로, 성막 안정성은 양호했다.In sputtering for about 50 minutes, the number of times of stopping the operation of the sputtering apparatus due to the abnormal discharge was 3 or less, and the sputtering rate was about 10 nm / minute, and the deposition stability was good.

얻어진 박막에 대해, 실시예 1 과 동일한 순서로 박막 조성을 분석한 바, 타겟 조성과 거의 동일한 조성이었다.The obtained thin film was analyzed for the thin film composition in the same manner as in Example 1, and the composition was almost the same as the target composition.

또, 얻어진 박막에 대해, 실시예 1 과 동일하게 X 선 회절 장치 (리가쿠 전기 (주) 제조, RINT2000) 를 이용하여 박막 측정용 어태치먼트를 사용한 X 선 회절을 실시함과 함께, 에너지 분산형 X 선 마이크로 애널라이저 (TEM-EDX) 를 사용하여 아연에의 티탄의 도프 상태를 조사하고, 추가로 전계 방사형 전자현미경 (FE-SEM) 을 이용하여 결정 구조를 조사했다. 그 결과, C 축 배향한 우르츠광형의 단상이고, 티탄이 아연으로 치환 고용되어 있는 것을 알 수 있었다.The obtained thin film was subjected to X-ray diffraction using an X-ray diffraction apparatus (RINT2000 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.) in the same manner as in Example 1, using an attachment for thin-film measurement, The doping state of titanium to zinc was examined using a line micro-analyzer (TEM-EDX), and the crystal structure was further investigated using an electric field-type electron microscope (FE-SEM). As a result, it was found that the single phase was a wurtzite type crystal aligned in the C axis, and titanium was substituted by zinc.

얻어진 투명 도전성 기판 상의 투명 도전막에 대해, 캐리어 전자 농도, 이동도, 비저항, 표면 저항, 내습열성 및 내열성을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 얻어진 투명 도전성 기판의 투과율 (유리 기판을 포함한다) 을 측정하였다 (가시 영역 및 근적외 영역).The carrier electron density, the mobility, the resistivity, the surface resistance, the humidity resistance and the heat resistance were measured for the transparent conductive film on the obtained transparent conductive substrate. The results are shown in Table 2. The transmittance (including the glass substrate) of the obtained transparent conductive substrate was measured (visible region and near infrared region).

결과를 표 2 에 나타낸다.The results are shown in Table 2.

(비교예 14 ∼ 17) (Comparative Examples 14 to 17)

표 1 에 나타내는 원료 조성이 되도록 다른 실시예 및 비교예에서 사용한 것과 동일한 원료 분말을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 순서로 스퍼터링 타겟을 각각 얻었다. 비교예 17 의 도펀트인 Ga2O3 은, 스미토모 화학 (주) 제조이고, 순도가 99.9 % 및 평균 1 차 입자 사이즈가 0.5 ㎛ 이다.A sputtering target was obtained in the same manner as in Example 1 except that the same raw material powder as that used in the other examples and comparative examples was used so that the raw material composition shown in Table 1 was obtained. The dopant Ga 2 O 3 of Comparative Example 17 was manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., and had a purity of 99.9% and an average primary particle size of 0.5 탆.

스퍼터링 타겟으로서, AZO (비교예 14 ∼ 16) 및 GZO (비교예 17) 를 사용하고, 비교예 14 및 15 에서는 기판 온도 (성막 온도) 를 180 ℃ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 순서로, 기판 상에 약 500 ㎚ 의 막두께를 갖도록 산화아연계 투명 도전막을 형성하였다. 어느 스퍼터링 타겟을 사용한 경우도, 약 50 분간의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전에서 기인하여 스퍼터링 장치의 운전이 정지한 횟수는 3 회 이내이고, 스퍼터 레이트는 약 10 ㎚/분으로, 성막 안정성은 양호했다.AZO (Comparative Examples 14 to 16) and GZO (Comparative Example 17) were used as sputtering targets, and Comparative Examples 14 and 15 were carried out in the same manner as in Example 1 except that the substrate temperature (film forming temperature) , And a zinc oxide based transparent conductive film was formed on the substrate so as to have a film thickness of about 500 nm. In the case of using any sputtering target, the number of times of stopping the operation of the sputtering apparatus due to the abnormal discharge was within 3 times in the sputtering for about 50 minutes, the sputtering rate was about 10 nm / min, and the film forming stability was good .

얻어진 투명 도전성 기판 상의 투명 도전막 각각에 대해, 캐리어 전자 농도, 이동도, 비저항, 표면 저항, 내습열성 및 내열성을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 얻어진 투명 도전성 기판 각각의 투과율 (유리 기판을 포함한다) 을 측정하였다 (가시 영역 (400 ㎚ ∼ 800 ㎚), 800 ㎚ ∼ 1400 ㎚ 의 근적외 영역, 및 800 ㎚ ∼ 2500 ㎚ 의 근적외 영역). 결과를 표 2 에 나타낸다.The carrier electron concentration, the mobility, the specific resistance, the surface resistance, the humidity resistance and the heat resistance were measured for each of the transparent conductive films on the obtained transparent conductive substrate. The results are shown in Table 2. The transmittance (including the glass substrate) of each of the obtained transparent conductive substrates was measured (visible region (400 nm to 800 nm), near infrared region of 800 nm to 1400 nm, and near infrared region of 800 nm to 2500 nm ). The results are shown in Table 2.

Figure pct00001
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Figure pct00002
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Figure pct00003
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표 2 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 13 에서 얻어진 투명 도전성 기판 상의 막은, 저저항이고 우수한 도전성을 갖고, 근적외 영역에 있어서 고투과성이며, 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 이 우수한 투명 도전막인 것이 분명하다.As shown in Table 2, the films on the transparent conductive substrate obtained in Examples 1 to 13 were transparent conductive films having low resistance, excellent conductivity, high transparency in the near infrared region, and excellent chemical durability (heat and humidity resistance and heat resistance) .

한편, 비교예 1 ∼ 17 에서 얻어진 투명 도전성 기판 상의 막은, 근적외 영역의 투과율이 저하되거나, 내습열성 시험 및 내열성 시험에서 막이 열화되어 저항이 크게 상승하거나 했다.On the other hand, the films on the transparent conductive substrate obtained in Comparative Examples 1 to 17 showed a decrease in the transmittance in the near infrared region and deterioration of the film in the heat and humidity resistance test and the heat resistance test.

(실시예 14 : 화합물계 박막 태양전지의 제작) (Example 14: Fabrication of compound-based thin film solar cell)

도 1 에 나타내는 화합물계 박막 태양전지 (1) 를, 이하의 순서로 제작하였다.The compound thin film solar cell 1 shown in Fig. 1 was produced in the following procedure.

먼저, 유리 기판 (16) 상에, 실시예 1 에서 얻어진 타겟을 이용하여, 실시예 1 과 동일한 성막 조건으로, 500 ㎚ 정도의 막두께를 갖는 산화아연계 투명 도전막 (15) 을 형성하였다.First, a zinc oxide-based transparent conductive film 15 having a film thickness of about 500 nm was formed on the glass substrate 16 using the target obtained in Example 1 under the same deposition conditions as in Example 1.

산화아연계 투명 도전막 (15) 상에, ZnO 타겟을 이용하여, 직류 마그네트론 스퍼터법 (스퍼터 가스는 아르곤) 으로, 창층 (14) 으로서 150 ㎚ 정도의 막두께를 갖는 ZnO 박막을 형성하였다.A ZnO thin film having a film thickness of about 150 nm was formed as a window layer 14 by a DC magnetron sputtering method (sputter gas is argon) using a ZnO target on a zinc oxide-based transparent conductive film 15.

창층 (14) 상에, 헤테로 pn 접합을 형성하기 위해, CdI2, NH4Cl, NH3 및 티오우레아의 혼합 용액을 이용하여, 용액 석출법에 의해 n 형 반도체로 이루어지는 중간층 (13) 으로서 50 ㎚ 정도의 막두께를 갖는 CdS 박막을 형성하였다. 중간층 (13) 상에, 진공 증착법으로, p 형 반도체로 이루어지는 광 흡수층 (12) 으로서 2 ∼ 3 ㎛ 정도의 막두께를 갖는 CuInGaSe2 박막을 형성하였다. 광 흡수층 (12) 상에, 진공 증착법으로, 이측 금속 전극층 (11) 으로서 1 ㎛ 정도의 막두께를 갖는 Au 박막을 형성하였다. On the window layer 14, a mixed solution of CdI 2 , NH 4 Cl, NH 3 and thiourea was used to form a hetero pn junction. By using the solution precipitation method, an intermediate layer 13 made of n-type semiconductor A CdS thin film having a thickness of about 20 nm was formed. On the intermediate layer 13, by vacuum evaporation, as a light absorbing layer 12 made of p-type semiconductor to form a CuInGaSe 2 thin film having a film thickness of about 2 ~ 3 ㎛. On the light absorbing layer 12, an Au thin film having a thickness of about 1 mu m was formed as a double metal electrode layer 11 by a vacuum vapor deposition method.

얻어진 화합물계 박막 태양전지 (1) 에, 유리 기판 (16) 측으로부터 AM 1.5 (에어 매스 1.5) 로 100 mW/㎠ 의 조사광을 조사해, 특성을 조사했다. 다음으로, 얻어진 태양전지 셀의 내습열성을 평가하기 위해서, 태양전지 셀을 온도 85 ℃, 상대 습도 85 % 의 분위기 중에서 1000 시간 유지했다. 1000 시간 후, 태양전지 셀 중의 투명 도전막은 조금 열화되어 있었지만, 변환 효율을 측정해도 태양전지의 성능에 영향을 주지 않는 정도의 저하였다. 화합물계 박막 태양전지 (1) 는, 산화아연계 투명 도전막 (15) 으로서, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막이 사용되고 있기 때문에, 우수한 내습열성을 갖고 있고, 또한 근적외 영역의 투과성도 우수해, 광 에너지로부터 전기 에너지로의 변환 효율이 높은 것을 알 수 있었다.The obtained compound thin film solar cell 1 was irradiated with irradiation light of 100 mW / cm 2 from the glass substrate 16 side in an AM 1.5 (air mass 1.5), and the characteristics were investigated. Next, in order to evaluate the resistance to humidity and humidity of the obtained solar cell, the solar cell was maintained in an atmosphere at a temperature of 85 캜 and a relative humidity of 85% for 1000 hours. After 1000 hours, the transparent conductive film in the solar cell was slightly deteriorated. However, even if the conversion efficiency was measured, the transparent conductive film in the solar cell was reduced to such an extent as not to affect the performance of the solar cell. Since the compound-based thin film solar cell 1 uses the zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention as the zinc oxide-based transparent conductive film 15, the compound-based thin film solar cell 1 has excellent moisture resistance and excellent permeability in the near infrared region , The conversion efficiency from light energy to electric energy was high.

(비교예 18 : 화합물계 박막 태양전지의 제작) (Comparative Example 18: Fabrication of compound-based thin film solar cell)

산화아연계 투명 도전막 (15) 대신에, AZO (비교예 16 에서 얻어진 타겟) 를 사용하여 투명 도전막을 형성한 것 이외에는, 실시예 14 와 동일한 순서로 화합물계 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 화합물계 박막 태양전지에 대해 실시예 14 와 동일하게 해 특성 및 내습열성을 조사한 바, 실시예 14 에서 얻어진 화합물계 박막 태양전지 (1) 에 비해, 광 에너지로부터 전기 에너지로의 변환 효율이 매우 낮고, 내습열성도 크게 열등하였다.Based thin film solar cell was obtained in the same manner as in Example 14 except that a transparent conductive film was formed using AZO (the target obtained in Comparative Example 16) instead of the zinc oxide based transparent conductive film 15. [ The obtained compound thin film solar cell was examined in the same manner as in Example 14 for characteristics and wet heat resistance. As a result, the conversion efficiency from light energy to electric energy was much higher than that of the compound thin film solar cell (1) Low, and the heat resistance was also inferior.

실시예 14 및 비교예 18 에서는, 광 흡수층으로서 CuInSe2 박막을 사용한 화합물계 박막 태양전지의 예를 나타냈지만, 광 흡수층으로서 CuInS2, CuGaSe2, Cu(In,Ga)Se2, Cu(In,Ga)(S,Se)2, 및 CdTe 의 박막을 사용해도, 동일한 결과가 얻어졌다.Example 14 and Comparative Example 18, a light absorption layer Despite an example of a compound-based thin film solar cell using the CuInSe 2 thin film, a light absorption layer CuInS 2, CuGaSe 2, Cu ( In, Ga) Se 2, Cu (In, Ga) (S, Se) 2 , and CdTe were used, the same results were obtained.

이와 같이, 본 발명에 관련된 산화아연계 투명 도전막을 사용한 쪽이, 종래의 산화아연계 투명 도전막을 사용한 경우보다, 높은 변환 효율을 갖고 화학 내구성도 우수한 태양전지를 제조할 수 있는 것을 알 수 있었다.As described above, it was found that a solar cell having a high conversion efficiency and excellent chemical durability can be manufactured by using the zinc oxide based transparent conductive film according to the present invention, as compared with the case of using a conventional transparent oxide conductive film based on zinc oxide.

(실시예 15 : 태양전지 셀 (아모르퍼스 실리콘 태양전지) 의 제작) (Example 15: manufacture of solar battery cell (amorphous silicon solar cell)

실시예 1 에서 얻어진 투명 도전성 기판 상에, 하기의 순서로 p 형층, i 형층 및 n 형층을 이 순서로 형성하여, p-i-n 3 층 광전 변환 유닛 (광 흡수층) 을 성막하였다.A p-type layer, an i-type layer and an n-type layer were formed in this order on the transparent conductive substrate obtained in Example 1 in the following procedure to form a p-i-n three-layer photoelectric conversion unit (light absorption layer).

(p 형층) (p-type layer)

투명 도전성 기판을 p 형 실리콘 성막실로 수송한 후, 실란 (SiH4), 수소 (H2), 디보란 (B2H6), 및 메탄 (CH4) 의 고순도 반도체 가스를, p 형 실리콘 성막실에 일정 유량으로 도입하였다. 기판 온도를 150 ℃, 압력을 0.5 Torr 로 유지하고 방전을 개시했다. 1 분간에 10 ㎚ 정도의 막두께를 갖는 붕소 도프 a-Si 합금막을 투명 도전성 기판 상에 형성하였다. 이어서, B2H6 의 도입만을 정지하고, 동일한 실, 동일한 조건으로 5 ㎚ 정도의 막두께를 갖는 논도프 a-SiC 합금막을, 태양전지 버퍼층으로서 형성하였다. 성막 종료 후, 재차 배기해 고진공 상태로 했다.A high purity semiconductor gas of silane (SiH 4 ), hydrogen (H 2 ), diborane (B 2 H 6 ), and methane (CH 4 ) is transported to a p-type silicon film forming chamber Was introduced into the chamber at a constant flow rate. The substrate temperature was maintained at 150 캜 and the pressure was maintained at 0.5 Torr, and discharge was started. A boron doped a-Si alloy film having a film thickness of about 10 nm was formed on the transparent conductive substrate in one minute. Subsequently, only the introduction of B 2 H 6 was stopped, and a non-doped a-SiC alloy film having a film thickness of about 5 nm was formed as a solar cell buffer layer under the same conditions and under the same conditions. After the completion of the film formation, the film was evacuated again to obtain a high vacuum state.

(i 형층) (i-type layer)

p 형층이 형성된 투명 도전성 기판을 i 형 실리콘 성막실로 수송한 후, SiH4 및 H2 의 고순도 반도체 가스를, i 형 실리콘 성막실에 일정 유량으로 도입하였다. 기판 온도를 150 ℃, 압력을 1.0 Torr 로 유지하고 방전을 개시했다. 25 분간에 0.35 ㎛ 정도의 막두께를 갖는 논도프 a-Si 합금막을 p 형층 상에 형성하였다. 성막 종료 후, 재차 배기해 고진공 상태로 했다.After the transparent conductive substrate on which the p-type layer was formed was transported to the i-type silicon film formation chamber, high purity semiconductor gas of SiH 4 and H 2 was introduced into the i-type silicon film formation chamber at a constant flow rate. The substrate temperature was maintained at 150 占 폚 and the pressure was maintained at 1.0 Torr, and discharge was started. A non-doped a-Si alloy film having a film thickness of about 0.35 mu m was formed on the p-type layer in 25 minutes. After the completion of the film formation, the film was evacuated again to obtain a high vacuum state.

(n 형층) (n-type layer)

p 형층 및 i 형층이 형성된 투명 도전성 기판을 n 형 실리콘 성막실로 수송한 후, SiH4, H2 및 포스핀 (PH3) 의 고순도 반도체 가스를, i 형 실리콘 성막실에 일정 유량으로 도입하였다. 기판 온도를 150 ℃, 압력을 0.2 Torr 로 유지하고 방전을 개시했다. 6 분간에 30 ㎚ 정도의 막두께를 갖는 인 도프 a-Si 합금막을, i 형층 상에 형성하였다. 성막 종료 후, 재차 배기해 고진공 상태로 했다.The transparent conductive substrate on which the p-type layer and the i-type layer were formed was transported to the n-type silicon film formation chamber, and high purity semiconductor gas of SiH 4 , H 2 and phosphine (PH 3 ) was introduced into the i-type silicon film formation chamber at a constant flow rate. The substrate temperature was maintained at 150 캜 and the pressure was maintained at 0.2 Torr, and discharge was started. An indium a-Si alloy film having a film thickness of about 30 nm was formed on the i-type layer in 6 minutes. After the completion of the film formation, the film was evacuated again to obtain a high vacuum state.

p-i-n 3 층 광전 변환 유닛의 성막 후, 이면 반사 전극층을 이하의 순서로 형성하였다.After forming the p-i-n three-layer photoelectric conversion unit, a rear-surface reflective electrode layer was formed in the following order.

p-i-n 3 층 광전 변환 유닛이 형성된 투명 도전성 기판을 실온까지 냉각하고, 대기 중에 꺼낸 후, 스퍼터 진공 장치에 설치했다. 실온에서, 20 ㎚ 정도의 두께를 갖는 갈륨 첨가 산화아연층, 200 ㎚ 정도의 두께를 갖는 은층, 및 20 ㎚ 정도의 두께를 갖는 갈륨 첨가 산화아연층을, 이 순서로 p-i-n 3 층 광전 변환 유닛 상에 형성하였다. 장치로부터 꺼내고, 이면 전극의 패터닝에 의해 면적 0.25 ㎠ 의 태양전지 셀 (아모르퍼스 실리콘 태양전지) 을 얻고, 그 후 150 ℃ 의 포스트 어닐링을 2 시간 실시했다.The transparent conductive substrate on which the p-i-n three-layer photoelectric conversion unit was formed was cooled to room temperature, taken out into the atmosphere, and then placed in a sputtering vacuum apparatus. At room temperature, a gallium-doped zinc oxide layer having a thickness of about 20 nm, a silver layer having a thickness of about 200 nm, and a gallium-doped zinc oxide layer having a thickness of about 20 nm were sequentially stacked in this order on a pin 3-layer photoelectric conversion unit . The solar cell (amorphous silicon solar cell) having an area of 0.25 cm 2 was obtained by patterning the back electrode, and then post-annealing at 150 캜 was performed for 2 hours.

얻어진 태양전지 셀의 변환 효율을 측정한 바, 매우 높은 것을 알 수 있었다. 다음으로, 얻어진 태양전지 셀의 내습열성을 평가하기 위해서, 태양전지 셀을 온도 85 ℃, 상대 습도 85 % 의 분위기 중에서 1000 시간 유지했다. 1000 시간 후, 태양전지 셀 중의 투명 도전막은 조금 열화되어 있었지만, 변환 효율을 측정해도 태양전지의 성능에 영향을 주지 않는 정도의 저하였다.The conversion efficiency of the obtained solar cell was measured and found to be very high. Next, in order to evaluate the resistance to humidity and humidity of the obtained solar cell, the solar cell was maintained in an atmosphere at a temperature of 85 캜 and a relative humidity of 85% for 1000 hours. After 1000 hours, the transparent conductive film in the solar cell was slightly deteriorated. However, even if the conversion efficiency was measured, the transparent conductive film in the solar cell was reduced to such an extent as not to affect the performance of the solar cell.

(비교예 19 : 태양전지 셀 (아모르퍼스 실리콘 태양전지) 의 제작) (Comparative Example 19: Production of solar battery cell (amorphous silicon solar cell)

실시예 1 에서 얻어진 투명 도전성 기판 대신에, AZO 박막이 형성된 투명 도전성 기판 (비교예 16) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 15 와 동일한 순서로, 태양전지 셀 (아모르퍼스 실리콘 태양전지) 을 얻었다.A solar cell (amorphous silicon solar cell) was obtained in the same manner as in Example 15 except that a transparent conductive substrate (Comparative Example 16) in which an AZO thin film was formed was used in place of the transparent conductive substrate obtained in Example 1.

얻어진 태양전지 셀의 변환 효율을 측정한 바, 실시예 15 에서 얻어진 태양전지 셀에 비해 변환 효율은 낮았다. 또한, 태양전지 셀의 내습열성을 평가하기 위해서, 태양전지 셀을 온도 85 ℃, 상대 습도 85 % 의 분위기 중에서 1000 시간 유지했다. 1000 시간 후, 태양전지 셀 중의 투명 도전막은 열화되어, 변환 효율을 측정하면 현저하게 저하되었다.The conversion efficiency of the obtained solar cell was measured, and the conversion efficiency was lower than that of the solar cell obtained in Example 15. Further, in order to evaluate the humid heat resistance of the solar cell, the solar cell was maintained in an atmosphere at a temperature of 85 캜 and a relative humidity of 85% for 1000 hours. After 1000 hours, the transparent conductive film in the solar cell deteriorated and the conversion efficiency was remarkably deteriorated.

이와 같이, 본 발명에 관련된 산화아연계 투명 도전막을 사용한 쪽이, 종래의 산화아연계 투명 도전막을 사용한 경우보다 높은 변환 효율을 가져, 우수한 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 을 갖는, 장기적인 신뢰성이 우수한 태양전지를 제조할 수 있는 것을 알 수 있었다.As described above, the use of the zinc oxide based transparent conductive film according to the present invention is advantageous in that it has a higher conversion efficiency than that of the conventional zinc oxide based transparent conductive film and has excellent chemical durability (heat and humidity resistance and heat resistance) It was found that the solar cell can be manufactured.

이상과 같이, 본 발명에 관련된 태양전지의 특성은, 종래의 태양전지의 특성보다 우수한 것을 알 수 있다. 이것은, 본 발명의 산화아연계 투명 도전막이 우수한 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 을 갖고, 또한 가시 영역뿐만 아니라 근적외 영역에 있어서의 투과율도 높기 때문에, 태양광 에너지를 효율적으로 전기 에너지로 변환할 수 있었기 때문이라고 생각된다.As described above, the characteristics of the solar cell according to the present invention are superior to those of the conventional solar cell. This is because the zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention has excellent chemical durability (heat and humidity resistance and heat resistance) and also has high transmittance in the near-infrared region as well as in the visible region, I think it is because it was possible.

산업상 이용가능성Industrial availability

본 발명에 관련된 산화아연계 투명 도전막은, 근적외 영역 (800 ∼ 2500 ㎚) 에 있어서도 투과성이 우수하고, 또한 저저항이며, 화학적 내구성 (내습열성 및 내열성) 도 우수하다. 따라서, 본 발명에 관련된 산화아연계 투명 도전막을, 예를 들어 태양전지에 사용하면 종래 이용할 수 없었던 근적외 영역의 태양광 에너지를 고효율로 이용할 수 있어, 광 에너지로부터 전기 에너지로의 변환 효율이 높은 태양전지를 얻을 수 있다. The zinc oxide based transparent conductive film related to the present invention is excellent in permeability, low resistance, and chemical durability (resistance to humid heat and heat) even in the near infrared region (800 to 2500 nm). Therefore, when a transparent conductive oxide based zinc oxide film according to the present invention is used for a solar cell, for example, it is possible to utilize solar energy in the near infrared region, which has not been conventionally available, with high efficiency, Solar cells can be obtained.

1 : 화합물계 박막 태양전지
11 : 이측 금속 전극층
12 : 광 흡수층
13 : 중간층
14 : 창층
15 : 산화물 투명 전극막
16 : 유리 기판
1: Compound thin film solar cell
11: side metal electrode layer
12: light absorbing layer
13: Middle layer
14: Creation
15: oxide transparent electrode film
16: glass substrate

Claims (17)

아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 산화아연계 투명 도전막으로서,
그 막을 구성하는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고,
상기 막에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이고,
상기 막에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 이고,
캐리어 전자 농도가 3.60 × 1020-3 이하이고, 이동도가 43.0 ㎠/Vs 이상이고, 및 비저항이 5.00 × 10-4 Ω·㎝ 이하인, 산화아연계 투명 도전막.
M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자
A zinc oxide based transparent conductive film comprising a zinc atom, an oxygen atom, and M defined below,
The total number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms is 99% or more with respect to the total number of atoms constituting the film,
The ratio ((number of titanium atoms + number of titanium atoms) of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms to the total number of atoms of the zinc atoms, the titanium atoms, the gallium atoms, The number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) / (the number of zinc atoms + the number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of aluminum atoms) x 100) is not less than 1.3% and not more than 2.0%
Wherein the number of titanium atoms is at least 50% of the total number of atoms of the titanium atoms, the gallium atoms and the aluminum atoms contained in the film,
A carrier electron concentration of 3.60 x 10 20 cm -3 or less, a mobility of 43.0 cm 2 / Vs or more, and a specific resistance of 5.00 x 10 -4 Ω · cm or less.
M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom
제 1 항에 있어서,
아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 1.9 % 이하인, 산화아연계 투명 도전막.
The method according to claim 1,
The ratio of the total number of atoms of the titanium atom number, the gallium atom number, and the aluminum atom number ((the number of titanium atoms + the number of gallium atoms + the number of gallium atoms + the number of gallium atoms) (Number of atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) x 100) is 1.3% or more and 1.9% or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
500 ㎚ 의 막두께에 있어서의 시트 저항이 10 Ω/□ 이하인, 산화아연계 투명 도전막.
3. The method according to claim 1 or 2,
And a sheet resistance at a film thickness of 500 nm is 10? /? Or less.
아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 소결체로서,
상기 소결체를 구성하는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고,
상기 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이고,
상기 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 이고,
상대 밀도가 96.5 % 이상이고, L*a*b* 표색계에 있어서의 b* 가 0.00 이상, L* 가 46.00 이하인, 소결체.
M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자
1. A sintered body comprising a zinc atom, an oxygen atom, and M defined below,
Wherein the total of the number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms is 99% or more with respect to the total number of atoms constituting the sintered body,
The ratio of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms (((number of titanium atoms + number of gallium atoms) to the total number of atoms of the number of zinc atoms, the number of titanium atoms, (Number of atoms + number of aluminum atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) x 100) is not less than 1.3% and not more than 2.0%
Wherein the number of titanium atoms is at least 50% of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms contained in the sintered body,
The relative density is 96.5% or more, b * in the L * a * b * color system is 0.00 or more, and L * is 46.00 or less.
M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom
제 4 항에 있어서,
아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 1.9 % 이하인, 소결체.
5. The method of claim 4,
The ratio ((number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms with respect to the total number of atoms of zinc atoms, (Number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) x 100) is 1.3% or more and 1.9% or less.
아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 소결체를 제조하는 방법으로서,
아연원과 M 원을 포함하는 원료를 형 (型) 에 넣는 공정으로서, M 원이 하기 (i) ∼ (iv) 로 나타내는 어느 것이고,
(i) 저원자가 산화티탄, 티탄블랙, 탄화티탄 및 질화티탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 티탄원,
(ii) 상기 티탄원과, 산화갈륨 및 질화갈륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 갈륨원으로 이루어지는 혼합물,
(iii) 상기 티탄원과, 산화알루미늄과 탄화알루미늄과 질화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,
(iv) 상기 티탄원과, 상기 갈륨원과, 상기 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,
진공 중 또는 불활성 분위기 중에서, 900 ∼ 1200 ℃ 의 온도, 20 ㎫ ∼ 50 ㎫ 의 압력으로, 2 ∼ 5 시간, 형 중의 원료를 핫 프레스 소결하는 공정을 포함하는 방법으로서,
소결체에 포함되는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고,
상기 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이고,
상기 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 인, 소결체의 제조 방법.
M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자
1. A method for producing a sintered body comprising a zinc atom, an oxygen atom, and M defined below,
A process for putting a raw material containing a zinc source and an M source into a mold, wherein the M source is represented by the following (i) to (iv)
(i) at least one titanium source selected from the group consisting of low valence titanium oxide, titanium black, titanium carbide and titanium nitride,
(ii) a mixture of the titanium source and at least one gallium source selected from the group consisting of gallium oxide and gallium nitride,
(iii) a mixture of the titanium source, at least one aluminum source selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum carbide and aluminum nitride,
(iv) mixing the titanium source, the gallium source, and the aluminum source,
Press-sintering a raw material in a mold at a temperature of 900 to 1200 DEG C and a pressure of 20 to 50 MPa in a vacuum or in an inert atmosphere for 2 to 5 hours,
Wherein the total of the number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms is 99% or more with respect to the total number of atoms contained in the sintered body,
The ratio of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms (((number of titanium atoms + number of gallium atoms) to the total number of atoms of the number of zinc atoms, the number of titanium atoms, (Number of atoms + number of aluminum atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) x 100) is not less than 1.3% and not more than 2.0%
Wherein the number of titanium atoms is at least 50% based on the total number of atoms of the titanium atom, the gallium atom and the aluminum atom contained in the sintered body.
M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom
아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 소결체를 제조하는 방법으로서,
아연원과 M 원을 포함하는 원료를 다이스에 넣는 공정으로서, M 원이 하기 (i) ∼ (iv) 로 나타내는 어느 것이고,
(i) 저원자가 산화티탄, 티탄블랙, 탄화티탄 및 질화티탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 티탄원,
(ii) 상기 티탄원과, 산화갈륨 및 질화갈륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 갈륨원으로 이루어지는 혼합물,
(iii) 상기 티탄원과, 산화알루미늄과 탄화알루미늄과 질화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,
(iv) 상기 티탄원과, 상기 갈륨원과, 상기 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,
900 ∼ 1200 ℃ 의 온도, 20 ㎫ ∼ 50 ㎫ 의 압력으로, 5 ∼ 30 분간, 다이스 중의 원료를 방전 플라즈마 소결하는 공정을 포함하는 방법으로서,
소결체에 포함되는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고,
상기 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이고,
상기 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 인, 소결체의 제조 방법.
M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자
1. A method for producing a sintered body comprising a zinc atom, an oxygen atom, and M defined below,
A process for putting a raw material containing a zinc source and an M source into a die, wherein the M source is represented by the following (i) to (iv)
(i) at least one titanium source selected from the group consisting of low valence titanium oxide, titanium black, titanium carbide and titanium nitride,
(ii) a mixture of the titanium source and at least one gallium source selected from the group consisting of gallium oxide and gallium nitride,
(iii) a mixture of the titanium source, at least one aluminum source selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum carbide and aluminum nitride,
(iv) mixing the titanium source, the gallium source, and the aluminum source,
And a step of sintering the material in the die by discharge plasma at a temperature of 900 to 1200 캜 and a pressure of 20 to 50 MPa for 5 to 30 minutes,
Wherein the total of the number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms is 99% or more with respect to the total number of atoms contained in the sintered body,
The ratio of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms (((number of titanium atoms + number of gallium atoms) to the total number of atoms of the number of zinc atoms, the number of titanium atoms, (Number of atoms + number of aluminum atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) x 100) is not less than 1.3% and not more than 2.0%
Wherein the number of titanium atoms is at least 50% based on the total number of atoms of the titanium atom, the gallium atom and the aluminum atom contained in the sintered body.
M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom
아연 원자와, 산소 원자와, 이하에 정의되는 M 을 포함하는 소결체를 제조하는 방법으로서,
아연원과 M 원을 포함하는 원료를 금속제 캡슐 내에, 상기 원료의 충전율이 50 % 이상이 되도록 충전하는 공정으로서, M 원이 하기 (i) ∼ (iv) 로 나타내는 어느 것이고,
(i) 저원자가 산화티탄, 티탄블랙, 탄화티탄 및 질화티탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 티탄원,
(ii) 상기 티탄원과, 산화갈륨 및 질화갈륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 갈륨원으로 이루어지는 혼합물,
(iii) 상기 티탄원과, 산화알루미늄과 탄화알루미늄과 질화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,
(iv) 상기 티탄원과, 상기 갈륨원과, 상기 알루미늄원으로 이루어지는 혼합물,
불활성 가스 분위기하, 충전한 원료를 50 ㎫ 이상으로 가압하면서 900 ∼ 1400 ℃ 에서 1 ∼ 4 시간, 캡슐 열간 등방 가압 소결을 실시하는 공정을 포함하는 방법으로서,
소결체에 포함되는 전체 원자수에 대해, 아연 원자수와, 산소 원자수와, 티탄 원자수와, 갈륨 원자수와, 알루미늄 원자수의 합계가 99 % 이상이고,
상기 소결체에 포함되는 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 2.0 % 이하이고,
상기 소결체에 포함되는 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해 티탄 원자수가 적어도 50 % 인, 소결체의 제조 방법.
M : 티탄 원자, 티탄 원자 및 갈륨 원자, 티탄 원자 및 알루미늄 원자, 또는 티탄 원자 및 갈륨 원자 및 알루미늄 원자
1. A method for producing a sintered body comprising a zinc atom, an oxygen atom, and M defined below,
A process for filling a raw material containing a zinc source and an M source into a metal capsule so that a filling rate of the raw material is 50% or more, wherein the M source is represented by (i) to (iv)
(i) at least one titanium source selected from the group consisting of low valence titanium oxide, titanium black, titanium carbide and titanium nitride,
(ii) a mixture of the titanium source and at least one gallium source selected from the group consisting of gallium oxide and gallium nitride,
(iii) a mixture of the titanium source, at least one aluminum source selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum carbide and aluminum nitride,
(iv) mixing the titanium source, the gallium source, and the aluminum source,
And a step of subjecting the capsule raw material to hot isostatic pressing at 900 to 1400 캜 for 1 to 4 hours while pressurizing the charged raw material in an inert gas atmosphere to 50 MPa or more,
Wherein the total of the number of zinc atoms, the number of oxygen atoms, the number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms is 99% or more with respect to the total number of atoms contained in the sintered body,
The ratio of the total number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms (((number of titanium atoms + number of gallium atoms) to the total number of atoms of the number of zinc atoms, the number of titanium atoms, (Number of atoms + number of aluminum atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) x 100) is not less than 1.3% and not more than 2.0%
Wherein the number of titanium atoms is at least 50% based on the total number of atoms of the titanium atom, the gallium atom and the aluminum atom contained in the sintered body.
M: a titanium atom, a titanium atom and a gallium atom, a titanium atom and an aluminum atom, or a titanium atom and a gallium atom and an aluminum atom
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아연 원자수, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수에 대해, 티탄 원자수, 갈륨 원자수 및 알루미늄 원자수의 합계 원자수의 비율 ((티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수)/(아연 원자수 + 티탄 원자수 + 갈륨 원자수 + 알루미늄 원자수) × 100) 이 1.3 % 이상 1.9 % 이하인, 소결체의 제조 방법.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The ratio ((number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of gallium atoms) of the total atom number of titanium atoms, the number of gallium atoms and the number of aluminum atoms to the total number of atoms of zinc atoms, (Number of aluminum atoms) / (number of zinc atoms + number of titanium atoms + number of gallium atoms + number of aluminum atoms) x 100) is 1.3% or more and 1.9% or less.
제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 소결체를, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 또는 일렉트론 빔 증착법에 제공해, 산화아연계 투명 도전막을 형성하는 공정을 포함하는, 산화아연계 투명 도전막의 형성 방법. A method for forming a transparent conductive film of zinc oxide based on a substrate, which comprises the step of providing the sintered body according to claim 4 or 5 to a sputtering method, an ion plating method or an electron beam vapor deposition method to form a transparent conductive film of zinc oxide. 투명 기재 상에, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 산화아연계 투명 도전막을 구비하는, 투명 도전성 기판.A transparent conductive substrate comprising a transparent conductive material and a zinc oxide based transparent conductive film according to any one of claims 1 to 3. 전극층을 형성한 기판 또는 전극성을 구비한 금속 기판 상에, p 형 반도체로 이루어지는 광 흡수층, n 형 반도체로 이루어지는 중간층, n 형 반도체로 이루어지는 창층, 및 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 산화아연계 투명 도전막으로 이루어지는 투명 도전막층이, 이 순서로 적층되어 있는, 화합물계 태양전지.A light-absorbing layer made of a p-type semiconductor, an intermediate layer made of an n-type semiconductor, a window layer made of an n-type semiconductor, and a barrier layer made of any one of items 1 to 3 Wherein a transparent conductive film layer made of a zinc oxide-based transparent conductive film described in claim 1 is laminated in this order. 투명성 기판 상에, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 산화아연계 투명 도전막으로 이루어지는 투명 전극층, n 형 반도체로 이루어지는 창층, n 형 반도체로 이루어지는 중간층, p 형 반도체로 이루어지는 광 흡수층, 및 금속 전극이, 이 순서로 적층되어 있는, 화합물계 태양전지.A transparent electrode layer made of a transparent conductive oxide-zinc-based film according to any one of claims 1 to 3, a window layer made of an n-type semiconductor, an intermediate layer made of an n-type semiconductor, a light absorbing layer made of a p- , And a metal electrode are laminated in this order. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 광 흡수층이, CuInSe2, CuInS2, CuGaSe2, CuGaS2 및 이들의 고용체, 그리고 CdTe 에서 선택되는 적어도 1 개로 이루어지는, 화합물계 태양전지.
The method according to claim 12 or 13,
Wherein the light absorption layer is made of at least one selected from CuInSe 2 , CuInS 2 , CuGaSe 2 , CuGaS 2 , solid solution thereof, and CdTe.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 광 흡수층이, CuZnSe2, CuZnS2, CuSnSe2, CuSnS2 및 이들의 고용체에서 선택되는 적어도 1 개로 이루어지는, 화합물계 태양전지.
The method according to claim 12 or 13,
The light absorbing layer, CuZnSe 2, CuZnS 2, CuSnSe 2, CuSnS and 2, a solar cell based compound at least composed as one selected from those of the solid solution.
제 1 전극층, 광 흡수층 및 제 2 전극층이 이 순서로 적층되고, 상기 제 2 전극층측으로부터 입사하는 광에 의해 광기전력을 발생시키는 실리콘계 태양전지에 있어서,
상기 제 1 전극층 및 상기 제 2 전극층 중 적어도 상기 제 2 전극층이, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 산화아연계 투명 도전막으로 이루어지는, 실리콘계 태양전지.
A silicon-based solar cell in which a first electrode layer, a light absorbing layer and a second electrode layer are laminated in this order, and a photovoltaic power is generated by light incident from the second electrode layer side,
Wherein at least the second electrode layer of the first electrode layer and the second electrode layer is composed of the zinc oxide-based transparent conductive film according to any one of claims 1 to 3.
제 16 항에 있어서,
상기 광 흡수층이, 아모르퍼스 실리콘계, 다결정 실리콘계, 및 미결정 실리콘계에서 선택되는 적어도 1 개로 이루어지는, 실리콘계 태양전지.
17. The method of claim 16,
Wherein the light absorbing layer is made of at least one selected from an amorphous silicon type, a polycrystalline silicon type, and a microcrystalline silicon type.
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