KR950006208B1 - 아연산화물 소결체 및 그의 제조방법과 이용 - Google Patents

아연산화물 소결체 및 그의 제조방법과 이용 Download PDF

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Description

아연산화물 소결체 및 그의 제조방법과 이용
제1도는 본 발명에 따라 1,400℃에서 소결하여 얻은 소결체의 결정입자구조를 나타내는 주사 전자 현미경 사진(2,000배율).
제2도는 1,100℃에서 소결하여 얻은 소결체를 나타내는 유사한 사진.
제3도는 실시예 4에서 얻은 소결체의 X-선 회절 도표.
제4도는 비교실시예 1에서 얻은 소결체의 X-선 회절 도표.
본 발명은 전도성 금속산화물 소결체 및 그의 제조방법과 이용에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 본 발명은 예를 들면 스팩터링(Sputtering)방법에 의해 투명한 전도성 박막을 만드는데 사용되는 아연산화물 소결체 및 그의 제조방법과 이용에 관한 것이다.
태양전지 또는 표시장치의 투명한 전극 또는 대전방지 효과를 얻기위한 전도성 코팅으로서 투명한 전도성 금속산화물 박막에 대한 수요가 최근에 증가되었다.
전도성 금속산화물의 투명한 전도성 박막은 주로 금속산화물을 스패터링하여 만들어진다.
더욱 상세하게는 지금까지 투명한 전도성 박막은 주석으로 도핑된 인듐산화물(ITO)의 소결체 또는 안티몬으로 도핑된 주석산화물의 소결체를 스패터링하여 제조하였다.
ITO의 경우에 고투명도와 저저항을 갖고 있는 전도성 박막이 형성될수 있지만 인듐이 고가이므로 경제적인 면에서 ITO는 불리하다.
더욱이 ITO는 화학적으로 불안정하므로 그 적용범위가 좁다.
안티몬-도핑된 주석산화물은 저렴하고 화학적으로 안정하지만 그 도핑된 주석산화물은 고저항을 가지므로 전도성 박막용 물질로서 충분히 만족스럽지 못하다.
최근에 ITO만큼 낮은 저항과 뛰어난 투명도를 가진 전도성 박막이 알루미늄을 도펀트(dopant)로 하여 도핑한 아연산화물을 스패터링하여 제조될 수 있다고 보고되었다[J.Appl. Phys., 55 (4), 1984.2.15, p1029].
아연산화물은 저렴하고 화학적으로 안정하며 뛰어난 투명도와 전도성이 있기 때문에 아연산화물은 ITO대신 사용할 수 있는 뛰어난 투명한 전도성 물질이다.
스패터링 타아겟으로서 종래의 도펀트-함입된 아연산화물 소결체는 1,300℃ 이하의 온도에서 행해지는 열처리를 통해 제조되고 이 소결체의 색조는 흰색이고 저항은 매우 크다 ; 즉 비저항이 수 KΩㆍ㎝ 이상이다.
따라서, 이 종래의 타아겟이 사용될 수 있는 스패터링 방법은 절연체용의 고주파 스패터링 방법으로 제한되어 있어서 이러한 종래의 타아겟을 도체용으로 사용될 수 있는 공업적인 직류 스패터링 방법에 적용하기는 어렵다.
만약 그러한 고저항 소결체를 직류 스패터링 방법에 사용하면 인가될 수 있는 전력이 극히 작고 방전이 매우 불안정하여 연속적인 작동이 힘들다.
본 발명의 주요한 목적은 고밀도와 매우 낮은 비저항을 가지는 것을 특징으로 하고, 투명한 전도성 박막을 형성하기 위한 스패터링 타아겟으로 유용한 아연산화물 소결체를 제공하는 것이다.
본 발명의 한면에 있어서, 원자가가 적어도 +3가인 원소를 함유한 아연산화물 소결체가 제공되는데 그것은 적어도 5g/㎤의 소결밀도와 1Ωㆍ㎝ 미만의 비저항을 가진다. 이 아연산화물 소결체는 적어도 +3가의 원자가를 가진 원소를 함유한 아연산화물을 1,300℃보다 높은 온도에서 소결하여 제조된다.
본 발명의 다른 면에 있어서, 다른 원소를 도펀트로 하여 도핑된 아연산화물 소결체가 제공되는데 그것은 적어도 소결밀도가 5g/㎤이고 비저항은 10Ωㆍ㎝보다 작으며 여기서 소결체에 함유된 스피넬 구조의 총량은 도펀트로서의 원소의 총량이 스피넬 구조를 취할때 얻어지는 스피넬 구조(X가 도펀트로 가해진 원소를 나타낼때 식 ZnX2O4로 표현된다)의 양과 같거나 더 작다.
이 아연산화물 소결체는 적어도 +3가의 원자가를 가진 원소(X)와 아연의 스피넬 구조산화물(ZnX2O4)을 아연산화물과 혼합하고, 1,300℃보다 높은 온도에서 혼합물을 소결함으로써 제조된다.
본 발명에서 전도성을 부여하는 도펀트로 사용되는 적어도 +3가의 원자가를 가진 원소(전도성 활성 원소)는 원자가가 3가 이상인 상태로 존재하는 원소이다.
이러한 유형의 원소의 예로는 주기율표의 Ⅲa족의 Sc와 Y, 주기율표의 Ⅲb족의 B, Al, Ga, In 및 Tl, 주기율표의 Ⅳa족의 Ti, Zr, Hf 및 Th, 주기율표의 Ⅳb족의 C, Si, Ge, Sn 및 Pb, 주기율표의 Ⅴa족의 V, Nb, Ta 및 Pa, 주기율표의 Ⅴb족의 As, Sb 및 Bi, 주기율표의 Ⅵa의 Cr, Mo, W 및 U, 주기율표의 Ⅵb족의 Se, Te 및 Po, 주기율표의 Ⅶa족의 Mn, Tc 및 Re, 주기율표의 Ⅷ족의 Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir 및 Pt와 란탄 계열과 악티늄 계열의 원소들을 들 수 있다.
사용되는 전기활성 원소의 양은 아연을 기준으로 하여 0.1 내지 20원자%, 바람직하게는 0.5 내지 5원자%이다.
이러한 원자 조성을 가진 출발물질을 사용하면 낮은 저항을 가진 아연산화물 소결체가 얻어진다.
상기한 원자 조성의 요구조건을 만족시키는 출발물질은 제조방법에 관계없이 본 발명에 사용될 수 있다.
예를 들면, 아연산화물을 단지 전도성 활성 원소의 산화물과 혼합하는 방법, 아연 화합물과 예를 들면 그것의 수산화물, 유기염 또는 무기염과 같은 전도성 활성 원소의 화합물과의 혼합물이 열분해되는 방법 및 상기한 비율로 아연과 전도성 활성 원소를 함유한 혼합용액이 종래의 방법에 따라 공석출되고 공석출물이 열분해되어 원하는 산화물을 생성하는 방법이 있다.
이러한 방법에 따라 제조된 산화물 분말은 상기한 원자 조성의 필요조건만 만족시키면 어떤 특정한 물성의 제한없이 본 발명에 사용될 수 있다.
그렇지만 입자직경 분포로부터 측정하였을때 주요한 입자직경이 1㎛보다 크지않고 비표면적이 적어도 2㎡/g인 매우 분산이 잘되는 분말이 바람직하다.
이러한 매우 분산이 잘되는 미세 분말이 사용되면 얻은 소결체의 소결밀도가 향상되고 전도성이 더욱 향상된다.
더욱 연구를 하여 결과로, 종래의 방법에 있어서, 소결체의 전기저항을 감소시키기 위해 가해진 다른 원소(도펀트)는 소결시에 스피넬 구조(X가 다른 원소를 나타낼때 식 ZnX2O4로 나타낸다)를 형성하고, 원소 X를 함유하지 않은 스피넬 구조는 식 ZnX2O4의 그렇게 형성된 스피넬 구조 부근에서 필연적으로 형성되고 그 결과로 소결체속에 형성된 스피넬 구조의 총량은 도펀트로 가해진 다른 원소의 총량이 스피넬 구조를 이룰때 얻어지는 식 ZnX2O4의 스피넬 구조의 양보다 많고, 이렇게 과도하게 형성된 스피넬 구조(원소 X를 가지지 않음)는 소결체의 전도성을 저하시킨다는 것을 발견하였다.
다른 원소를 부가하는 수단으로서 다른 원소(X)와 아연의 스피넬 화합물(ZnX2O4)을 아연산화물과 혼합하는 방법이 사용되면, 혼합물은 1,300℃보다 높은 온도에서 소결되고, 가해진 원소(X)는 도펀트로서 효과적으로 작용하고, 소결체내의 스피넬 구조의 비율이 현저히 감소된다는 것을 발견하였다.
또한 이 방법에 따라 얻어진 생성물은 비저항이 10mΩㆍ㎝보다 낮고 소결밀도가 적어도 5g/㎤인 뛰어난 저-저항 소결체를 가지고, 이 소결체는 스패터링 타아겟으로서 뛰어난 성능을 가진다는 것도 발견하였다.
적어도 +3가의 원자가를 가진 상기한 원소가 도펀트 원소로 사용될 수 있다.
사용되는 도펀트 원소의 양은 아연을 기준으로 하여 0.1 내지 20원자%, 바람직하게는 0.5 내지 4원자%이다.
이러한 원자 조성을 가진 개시물질이 사용되면 저-저항의 아연산화물 소결체가 얻어질 수 있다.
이러한 원자 비율은 0.05 내지 10몰%, 바람직하게는 0.25 내지 2몰%의 스피넬 구조 산화물 비율에 해당된다.
도핑되는 원소는 아연과 스피넬 화합물을 형성하고, 그런후에 스피넬 화합물은 아연산화물과 혼합된다.
이러한 스피넬 구조 화합물을 제조하는 방법은 특별히 중요한 것은 아니며 어떤 방법이라도 채택할 수 있다.
예를 들면, 이러한 원소의 산화물을 아연산화물과 혼합하고 그 혼합물을 열처리하는 방법, 도펀트 원소와 아연의 화합물, 예를 들면 수산화물을 공침시키고 공침전물을 가열하여 탈수하는, 더욱 균일한 스피넬 화합물을 형성하는 방법이 있다.
스피넬 화합물의 형성은 약 500℃에서 시작한다.
바람직하게는 약 500 내지 약 1000℃의 온도에서 형성된 스피넬 화합물이 사용된다.
더 높은 온도에서 형성된 스피넬 화합물에서는 열응집이 일어나서 이 스피넬 구조물을 아연산화물과 균일하게 혼합하기가 힘들다.
저온에서는 스피넬 구조가 형성되지 않으므로 본 발명의 원하는 효과를 얻기가 힘들다.
본 발명의 소결체는 상기한 방법에 따라 얻은 산화물 분말을 종래의 방법으로, 예를 들면 결합제를 첨가하여 원하는 형상으로 예비적으로 몰딩하고 성형체를 고온에서 소결하여 제조된다.
소결은 1,300℃보다 높은 온도, 바람직하게는 1,400℃보다 높은 온도에서 실행된다.
아연산화물의 융점이 약 1,800℃이지만 전도성 활성 원소를 가함으로써 융점이 낮아지고 전도성 활성 원소가 함입된 아연산화물은 아연산화물의 고유의 융점보다 더 낮은 온도에서 녹는다.
따라서 소결온도는 1,700℃, 바람직하게는 1,600℃보다 낮다.
소결온도가 1,400℃보다 높으면 소결입자의 결정입계가 녹기 시작하고 소결체는 청색 또는 녹색을 띤다.
그러나 소결입자의 결정입계가 완전히 녹으면 비저항이 감소해도 흔히 소결체 내부에 외부로부터 절단된 기공들이 남는다. 그러한 기공들을 함유한 이 소결체를 사용하여 스패터링을 행하면 가스가 스패터링시에 기공들로부터 불규칙적으로 형성되고 박막의 균일성이 감소된다.
따라서 소결입자의 용융이 대기압 소결시에 지나치게 진행되면 얻은 소결체는 스패터링 타아겟으로 바람직하지 못하다.
진공소결에 의해 형성된 소결체의 경우에는 상기한 기공문제가 발생하지 않는다.
1,300℃보다 낮은 온도에서 전도성 활성 원소는 아연산화물의 격자속에 적당하게 용해되지 않고 소결이 만족스럽지 못하므로 저-저항 소결체를 얻을 수가 없다.
따라서, 본 발명에 있어서의 최적 소결온도는 약 1,400℃ 내지 약 1,500℃범위에 있다.
소결입자의 결정입계가 녹기 시작하는 온도 부근의 온도가 특히 바람직하다.
소결이 그런 조건하에서 수행되면 본 발명에서 상술한 특성들을 가진 소결체를 얻을 수 있다.
본 발명에서, 상기한 소결온도에서의 반응시간은 수시간 내지 수십시간, 특히 약 5시간 내지 약 20시간이다.
공기 분위기속에서도, 상기한 것과 같은 고온에서 소결을 하면 필요한 저저항을 가진 소결체를 얻을 수 있지만 소결을 불활성 기체 분위기 또는 진공속에서 행하면, 즉 공기에서 보다 더 낮은 산소 농도를 가진 분위기속에서 행하면 소결되는 입자부근과 소결체속의 소결된 입자의 결정입계에서 흡수되는 산소량이 감소되고 저저항과 고밀도를 가진 소결체를 얻을 수 있다.
그렇게 얻은 아연산화물의 비저항은 1Ωㆍ㎝ 보다 낮고, 많은 경우에 0.1Ωㆍ㎝보다 크지 않다.
소결체의 비밀도(specific density)는 약 0.001Ωㆍ㎝까지 감소될 수 있고 그로부터 만들어진 박막의 비밀도는 약 0.0001Ωㆍ㎝까지 감소될 수 있다.
아연산화물의 참밀도는 5.8g/㎤이지만 본 발명에 따라 고온소결에 의해 얻은 저저항 소결체의 밀도는 적어도 5g/㎤이고 참밀도의 약 95%까지 될수 있다.
본 발명의 저저항 아연산화물 소결체는 투명한 전도성 박막을 형성하기 위한 스패터링 타아겟으로서의 뛰어난 특성을 가진다.
따라서 본 발명의 소결체는 고주파 스패터링 방법뿐만 아니라 공업적인 직류 스패터링 방법에도 사용할 수 있다.
본 발명의 소결체가 사용되면, 이러한 스패터링 방법들의 경우에 방전단계가 안정하고, 매우 낮은 저항과 뛰어난 투명도를 가진 투명한 전도성 박막을 얻을 수 있다.
더욱이 본 발명의 산화물 소결체는 고밀도를 가지므로 기계적 강도가 크고, 저항이 낮기 때문에 사용할 수 있는 전력의 한계가 증가되고 박막형성속도가 증가된다.
본 발명은 본 발명의 범위를 결코 제한하지 않는 다음의 실시예를 참고로 하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
[실시예 1]
아연산화물을 표 1에 나타낸 원소의 산화물과 98/2의 중량비로 혼합하고, 혼합물을 평균 입자직경이 0.5㎛가 되도록 분쇄하고, 몰드 프레스를 사용하여 직경이 100㎜이고 두께가 10㎜인 디스크로 성형하였다.
성형된 보디를 전기로속에서 5시간동안 공기중에서 소결하였다.
표 1에 나타낸 온도에서 얻은 소결체의 비저항과 소결밀도는 표 1에 나타내었다. 비교하기 위해, 1,100℃와 1,200℃의 소결온도에서 얻은 소결체의 비저항과 소결밀도를 표 1에 나타내었다.
소결체의 비저항은 1,300℃보다 높은 온도에서 소결하였을때 가장 낮았고, 소결온도가 1,300℃보다 높으면 소결밀도는 적어도 5g/㎤이었다.
소결밀도가 1,400℃보다 높으면 소결체의 색깔은 황색에서 짙은 녹색으로 변하고 소결입자의 결정입계의 용융이 관찰되었다.
알루미늄이 첨가된 아연산화물 소결체(소결온도=1,400℃)의 소결입자의 상태를 나타내는 주사 전자 현미경(2,000배) 사진이 제1도에 나타나 있다.
1,000℃에서 소결하여 얻은 소결체를 나타내는 유사한 사진이 제2도에 나타나 있다.
아연산화물 소결체가 산소를 흡수하면 비저항의 분산이 일어남을 주의하라.
따라서 비저항의 측정은 Ar 가스 분위기속에서 실행하였다.
더욱이 본 실시예와 계속되는 실시예에서 비저항은 4탐침(four-probe)방법에 따라 측정하였고 소결밀도는 통상의 방법으로 측정하였다.
[실시예 2]
아연산화물을 표 1에 나타낸 원소의 산화물과 98/12의 몰비로 혼합하였고, 혼합물을 실시예 1에서 설명한 것과 같은 방법으로 분쇄하고 성형하였다.
실시예 1에서 사용된 것과 같은 장치에서 분쇄된 산화물 혼합물을 아르곤 분위기속에서 1,300℃로 5시간동안 소결하였다. 얻은 소결체의 비저항과 소결밀도는 표 1에 나타내었다. 소결을 불활성 기체 분위기속에서 행할 경우 소결체의 결정입계에서의 산소 농도가 감소하였고 소결 특성이 향상되었으며 저저항과 고밀도를 가진 소결체를 얻었다.
[표 1]
Figure kpo00001
* 1 S.R. : 비저항(Ωㆍ㎝)
* 2 S.D. : 소결밀도(g/㎤)
[실시예 3]
투명한 전도성 박막을 실시예 1과 2에서 얻은 소결체를 스패터링 타아겟으로 사용하여 아래에 기술한 스패터링 조건하에서 제조하였다.
얻은 투명한 전도성 박막의 특성은 표 2에 나타내었다.
스패터링 장치 : 병렬 전극 DC 마그네트론 스패터
타아겟 크기 : 3인치
사용된 전력 : 5W/㎠
스패터링 가스 : Ar
스패터링 압력 : 0.5Pa
기판 : 석영유리
기판온도 : 200℃
[표 2]
Figure kpo00002
[실시예 4]
질산아연과 질산 알루미늄을 1/2의 몰비로 물에 용해시키고 용액을 알칼리로 중성화하여 수산화아연과 수산화알루미늄을 1/2의 몰비로 공침시켰다.
두 성분 다 양쪽성이므로 중성화는 중성화의 종말점이 실제적으로 pH 7이 되도록 정밀하게 조절되었다.
얻은 공침된 수산화물을 800℃에서 하소(calcination)하여 스피넬 구조의 산화물(ZnAl2O4)을 만들었다.
얻은 분말을 X-선 회절 분석법으로 분석하여 산화물이 완전히 스피넬 구조로 이루어졌음을 발견하였다.
이 스피넬 구조 산화물은 9중량%의 양으로 아연산화물에 함입되었고 이와 같이 얻은 95중량%의 스피넬(ZnAl2O4)과 5중량%의 ZnO로 이루어진 혼합물은 몰드내에서 성형되고, 1,400℃에서 공기중에서 4시간동안 소결하여, 비교적 적은 스피넬 구조 함량을 가진 소결체를 얻었다(비교실시예 1참조).
얻은 소결체의 X-선 회절 도표는 제3도에 나타내었는데 여기서 표시 0는 스피넬 ZnAl2O4에 기인한 피크를 나타내고 다른 피크들은 SnO에 기인한 것들이다.
[실시예 5]
실시예 4에서 만든 스피넬 구조 산화물을 아연산화물에 3.6%의 중량비로 함입시키고 혼합물은 몰드내에서 성형하고, 1,400℃에서 5시간동안 소결하였다.
얻은 소결체의 소결밀도는 5.3g/㎤이었고 소결체의 비저항은 4-탐침 방법으로 측정하여 8mΩㆍ㎝이었다.
아연산화물의 소결체에 있어서 산소가 흡착되면 비저항의 분산이 일어난다.
따라서 비저항의 측정은 불활성 기체 분위기속에서 하였다.
투명한 전도성 박막은 얻은 소결체를 타아겟으로 사용하여 DC 마그네트론 스패터링 방법으로 만들었다.
스패터링은 0.6Pa의 소결압력과 4W/㎠의 가해진 전력하에서 석영유리기판에 순수한 아르곤 분위기 속에서 행해졌다. 외부로부터의 가열은 하지 않았고 기판을 실온에서 유지하였다.
얻은 투명한 전도성 박막의 두께는 약 3,000Å이었고, 비저항은 0.4mΩㆍ㎝이었고, 550㎜에서의 광투과율은 85%보다 컸다.
따라서 얻은 박막은 뛰어난 전도성과 투명도를 가지고 있었다.
[비교실시예 1]
산화알루미늄을 산화아연과 5%의 중량비로 혼합하고, (알루미늄 함량은 실시예 4에서와 같다)혼합물을 실시예 4에 명시한 것과 같은 조건하에서 소결하였다.
얻은 소결체의 X-선 회절 도표는 제4도에 나타내었는데, 여기서 표시 0는 스피넬 ZnAl2O4에 기인한 피크를 나타내고 다른 피크들은 ZnO에 기인한 것이다.
얻은 소결체는 실시예 4에서 얻은 소결체에서와 같은 양으로 알루미늄을 함유하고 있지만 스피넬 강도는 실시예 2에서 얻은 소결체에서 보다 훨씬 더 컸다.
[비교실시예 2]
산화알루미늄을 산화아연과 2%의 중량비로 혼합하고, (알루미늄 함량은 실시예 5에서와 같다)소결체는 실시예 5에서 상술한 것과 같은 소결조건하에서 제조하였다.
얻은 소결체의 소결밀도는 5.3g/㎤이었고 소결체의 비저항은 4-탐침 방법으로 측정하였을때 15mΩㆍ㎝이었다.
아연산화물의 소결체의 경우 산소가 흡착되면 비저항의 분산이 일어난다.
따라서 비저항의 측정은 불활성 기체 분위기 속에서 하였다.
투명한 전도성 박막은 실시예 5에서 상술한 것과 같은 조건하에서 얻은 소결체를 타아겟으로 하여 제조하였다.
얻은 박막의 투명도는 실시예 5에서 얻은 박막의 것에 필적할만하지만 비저항은 0.6mΩㆍ㎝이었다.
즉 박막은 실시예 5에서 얻은 박막보다 더 낮은 전도성을 가졌다.

Claims (16)

  1. 원자가가 적어도 +3가인 원소를 함유한 아연산화물 소결체에 있어서, 소결밀도가 적어도 5g/㎤이고 비저항이 1Ωㆍ㎝보다 작은 것을 특징으로 하는 아연산화물 소결체.
  2. 제1항에 있어서, 원자가가 적어도 +3가인 원소의 양이 아연의 양을 기준으로 하여 0.1 내지 20원자%인 것을 특징으로 하는 아연산화물 소결체.
  3. 다른 원소로 도핑된 아연산화물 소결체에 있어서, 소결밀도가 적어도 5g/㎤이고 비저항이 10mΩㆍ㎝ 보다 작고, 소결체에 함유된 스피넬 구조의 총량은 도펀트인 원소의 총량이 스피넬 구조를 취할때 얻어지는 스피넬 구조(X가 도펀트로 가해지는 원소를 나타낼때 ZnX2O4로 나타냄)의 양과 같거나 더 적은 것을 특징으로 하는 아연산화물 소결체.
  4. 제3항에 있어서, 원자가가 적어도 +3가인 원소의 양이 아연의 양을 기준으로 하여 0.1 내지 20원자%인 것을 특징으로 하는 아연산화물 소결체.
  5. 소결밀도가 적어도 5g/㎤이고 비저항이 1Ωㆍ㎝보다 작은 아연산화물 소결체의 제조방법에 있어서, 원자가가 적어도 +3가인 원소를 함유한 아연산화물을 1,300℃보다 높은 온도에서 소결하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 원자가가 적어도 +3가인 원소의 양이 아연의 양을 기준으로 하여 0.1 내지 20원자%인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 원자가가 적어도 +3가인 원소를 함유한 아연산화물이 주입자직경이 1㎛보다 크지 않고 비표면적이 적어도 2㎡/g인 고분산성의 분말 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 소결이 1,300℃보다는 높지만 1,700℃보다는 높지않은 온도에서 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제5항에 있어서, 소결이 1,400℃ 내지 1,600℃의 온도에서 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 저-저항 아연산화물 소결체의 제조방법에 있어서, X가 원자가가 적어도 +3가인 원소를 나타내는 식 ZnX2O4로 나타내는 스피넬 구조 산화물을 아연산화물과 혼합하고, 그 혼합물을 1,300℃보다 높은 온도에서 소결하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 원자가가 적어도 +3가인 원소의 양이 아연의 양을 기준으로 하여 0.1 내지 20원자%인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 식 ZnX2O4의 스피넬 구조 산화물이 500 내지 1,000℃의 온도로 열처리하여 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 소결이 1,300℃보다는 높으나 1,700℃보다는 높지 않은 온도에서 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 소결이 1,400℃ 내지 1,600℃의 온도에서 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항에 따른 소결체로 이루어지는 스패터링 타아겟.
  16. 제3항에 따른 소결체로 이루어지는 스패터링 타아겟.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4853594A (en) * 1988-08-10 1989-08-01 Rogers Corporation Electroluminescent lamp
JP2707325B2 (ja) * 1989-06-21 1998-01-28 三井金属鉱業株式会社 白色導電性酸化亜鉛の製造方法
JP2840856B2 (ja) * 1989-06-26 1998-12-24 三井金属鉱業株式会社 針状導電性酸化亜鉛及びその製造方法
JPH0688218A (ja) * 1990-11-15 1994-03-29 Tosoh Corp 酸化亜鉛系焼結体及びその製造方法並びに用途
US5171411A (en) * 1991-05-21 1992-12-15 The Boc Group, Inc. Rotating cylindrical magnetron structure with self supporting zinc alloy target
DE10306925A1 (de) * 2003-02-19 2004-09-02 GfE Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH PVD-Beschichtungsmaterial
JP5125162B2 (ja) 2007-03-16 2013-01-23 住友化学株式会社 透明導電膜用材料
JP5625907B2 (ja) 2008-07-15 2014-11-19 東ソー株式会社 複合酸化物焼結体、複合酸化物焼結体の製造方法、スパッタリングターゲット及び薄膜の製造方法
FR2972440B1 (fr) 2011-03-07 2013-03-29 Commissariat Energie Atomique Procede de formation d'un oxyde metallique dope
WO2013005690A1 (ja) * 2011-07-01 2013-01-10 宇部マテリアルズ株式会社 スパッタリング用ＭｇＯターゲット
KR20160061426A (ko) * 2012-03-30 2016-05-31 제이엑스금속주식회사 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법
CN108546936B (zh) * 2018-05-09 2020-01-31 武汉理工大学 一种低温制备高性能ZnO基透明导电氧化物薄膜的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0731950B2 (ja) * 1985-11-22 1995-04-10 株式会社リコー 透明導電膜の製造方法
JPS63175304A (ja) * 1987-01-14 1988-07-19 富士通株式会社 透明電極用スパツタタ−ゲツトの製造方法

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