TWI395231B - A transparent conductive film for a transparent conductive film and a transparent conductive film produced by using the transparent conductive film and a transparent conductive film - Google Patents

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Description

透明導電膜製造用燒結體靶及使用其所製造之透明導電膜及形成該導電膜所成之透明導電性基材
本發明係有關用於濺鍍法、離子電鍍法之透明導電膜製造用燒結體靶、及用於使用其所製造之顯示器透明電極、抗靜電機能、或液晶光學元件之透明導電膜、透明導電性基材。
透明，且電氣電阻小之透明導電膜，以及使其於透明基板所形成之透明導電性基材被廣泛用於需要其透明性與導電性之用途，如：液晶顯示器、EL顯示器之平面顯示器、觸控板之透明電極等，顯示裝置之用途，抗靜電薄膜之用途，甚至液晶光學元件之用途等、各式各樣之電氣領域、電子領域之用途。一般做為透明導電膜者廣泛利用於氧化銦中添加錫之膜、亦即ITO(Indium－Tin－Oxide)之結晶膜。ITO結晶膜其比電阻低，可視光域之光透光率良好之優異材料。目前為止，幾乎所有用途中均藉由抑制ITO之特性因應之。
惟，最近積極開發有機或無機EL、電子文書等之新穎顯示裝置，同時對於透明導電膜之要求亦極多樣化，一般ITO之結晶膜中，已不敷對應。
如：做為有機EL之透明電極使用時，不以結晶膜，而以非晶質膜為宜。上述ITO類之結晶膜中，經由結晶成長而存在突起狀組織，因而引起局部性電流集中，導致不易均勻顯示之問題。亦即，被期待其膜表面為極平坦之非晶質膜者。
又，做為有機EL之陽極使用時，其功函數較大者，電洞較易注入而較為理想，惟，含ITO之多數透明導電膜之功函數未達5eV，因此，只要為其以上之值者即可提昇發光效率為較理想者。
進一步，更低折射率之透明導電膜者為宜。使用折射率低之透明導電膜比ITO膜等較可提高由發光層之光取出效率，較易進行光學設計等之優點。
做為另例者，其觸控板中視別性為重要視覺傾向。為不降低視別性，務必為折射率低之透明導電膜。ITO之折射率高至2.0~2.2。其視別性將變差，因此，折射率至少務必為1.8左右之透明導電膜。
另外，非為結晶膜，為非晶質膜者亦極重要。一般氧化物之結晶膜其結晶粒界極弱，存在強度極弱之問題。
特開2002－313141號之課題中，結晶膜其滑動性特別弱，於膜中產生裂化、剝離，因此，不適於進行筆輸入功率之觸控板。
做為上述例以外之例者，以易彎性為特徵之電子文書用途務必為對於彎曲時不易割裂之透明導電膜。一般之氧化物結晶膜對於其結晶粒界弱易割裂，相對的，不存在結晶粒界之非晶質膜則不易割裂為公知者，因此，被揭示對於彎曲度強之透明導電膜者，適用非晶質之透明導電膜。另外，此用途中，PET薄膜等使用不耐熱之基板，因此期待使非晶質之透明導電膜於室溫附近進行成膜。此非晶質之透明導電膜與觸控板相同，當然其低折射率為其重點。
於T.Minami et al：J.Vac.Sci.Technol..A17(4)，Jul/Aug 1999 P1765－1772之圖10、11及12中顯示各透明導電膜之功函數，惟此功函數為超出5eV之透明導電膜受限於(Ga，In)2 O3 結晶膜，GaInO3 結晶膜，ZnSnO3 結晶膜及ZnO結晶膜。亦即，目前可於室溫成膜之非晶質膜其功函數未超出5eV者。
特開平10－294182號中被揭示，於陽極與陰極間挾著含有機發光層之有機層所成之有機電致發光元件中其陰極由連接有機層側依電子注入電極層、透明導電膜、電阻率1×10－5 Ω．cm以下之金屬薄膜順序進行層合，同時於陰極外側形成透明薄膜層之有機電致發光元件，適用於使用由銦(In)、鋅(Zm)、氧(O)所成氧化物之非晶質透明導電膜。
特開平10－83719號中被揭示做為具有高度可視光透過率、低電阻特性之透明導電膜者為其含有In、Sn及Zn之複合金屬氧化物膜形成至少1種In4 Sn3 O12 結晶、或In、Sn及Zn所構成之微結晶或非晶質後，所含金屬成份組成為含有Sn×100/(In＋Sn)所示之Sn量為40~60原子%、Zn×100/(In＋Zn)所示之Zn量為10~90原子%之透明導電膜。
又，特開平8－264023號中被揭示具有相同於先行技術透明導電膜之譜帶縫隙3.4eV與光折射率2.0後，相較於MgIn2 O4 、In2 O3 其導電性更高，亦即，做為具有更低電阻率與良好的光學特性之透明導電膜者，以含有鎂(Mg)、銦(In)之氧化物、MgO－In2 O3 所示之擬2元系中，以In/(Mg＋In)所示之In量為含有70~95原子%之透明導電膜。
惟，特開平10－294182號、特開平10－83719號及特開平8－264023號所代表之先行技術所揭示之極多非晶質透明導電膜其功函數均未達5eV，且折射率為2.0以上，因此並不適用於上述。
又，特開平7－182924號中被揭示摻混少量四價原子類之異價摻混物之錠．銦氧化物(GaInO3 )。該氧化物之結晶膜顯示良好的透明性、約1.6之低折射率，因此可改善與玻璃基板之折射率整合，且可實現相同程度目前所使用之廣禁制帶半導體之導電率。如非專利文獻1，其功函數雖超出5eV，而非為最近表示裝置所求之非晶質膜之結晶膜者，又，為取得結晶膜，務必為不利於工業之基板溫度250~500℃之高溫成膜，目前呈不易直接利用之狀態。
另外，特開平9－259640號中被揭示與先行技術公知之GaInO3 為極大差異之組成範圍下，相較於GaInO3 、In2 O3 其為更高之高度導電性，亦即，做為具有更低電阻率與良好的光學特性之透明導電膜者，以Ga2 O3 －In2 O3 所示之擬2元系中含有Ga/(Ga＋In)所示之Ga量為15~49原子%之透明導電膜。特別是被記載該透明導電膜之光折射率具有藉由變更組成後可變為約1.8~2.1之特長。惟，實施例中對於折射率，功函數並無任何記載。
有關更詳細的內容，經由特開平9－259640號之發明者另外被記載於T.Minami et al：J.Vac.Sci.Technol.A17(4)，Jul/Aug 1999 P1765－1772及T.Minami et al：J.Vac.Sci.Technol.A14(3)，May/Jun 1996 P1689－1693中。如前述，於T.Minami et al：J.Vac.Sci.Technol.A17(4)，Jul/Aug 1999 P1765－1772中顯示於基板溫度350℃下所成膜(Ga、In)2 O3 結晶膜之功函數，未顯示非晶質膜之功函數。又，記載於T.Minami et al：J.Vac.Sci.Technol.A14(3)，May/Jun 1996 P1689－1693。如上述，T.Minami et al：J.Vac.Sci.Technol.A17(4)，Jul/Aug 1999 P1765－1772之圖6中被記載，特別顯示室溫下所成膜之Ga、In及O所成之透明導電膜之折射率。藉由其，In2 O3 膜之折射率以含有約2.1，Ga/(Ga＋In)所示之Ga量為5~80原子%之透明導電膜折射率為1.9~2.3、Ga2 O3 膜之折射率約為1.8，特別是含有Ga/(Ga＋In)所示之Ga量為50原子%之透明導電膜約為2.0。
如上述顯示，載至目前尚無法取得可於室溫附近進行成膜，為非晶質、功函數超出5eV、且折射率低之透明導電膜之現況。因此，上述有機EL、觸控板及電子文書用途中，對於高功函數及低折射率之透明導電膜的要求、對於滑動、彎曲不易割裂之非晶質透明導電膜的要求，膜面為極平坦之非晶質透明導電膜的要求，甚至可於室溫附近進行成膜之必要性等，至今尚無法充分均衡對應。因應此等要求，被期待出現一種新穎的透明導電膜。更進一步期待一種，為了使該透明導電膜利用濺鍍法、離子電鍍法取得之透明導電膜製造用燒結體靶。
本發明第1目的係為提供一種非晶質，且為高功函數，於可視域之折射率低，不易藉由滑動、彎曲產生剝離、割裂、膜面極為平坦，甚至適於製造可於室溫附近成膜之透明導電膜之透明導電膜製造用燒結體靶。
本發明第2目的係為提供一種利用上述透明導電膜製造用靶所形成之透明導電膜。
本發明第3目的係為提供一種具有上述透明導電膜之透明導電性基材。
為達成上述目的，本發明之透明導電膜製造用燒結體靶之特徵主要由Ga、In及O所成，對於總金屬原子而言Ga為含有49.1原子%以上65原子%以下，主要由β-Ga2 O3 型構造之GaInO3 相與方鐵錳礦型構造之In2 O3 相(以下未特別受限下，簡稱β-GaInO3 相、In2 O3 相)所構成，且以下式所定義之X線繞射波峰強度比為45%以下、進一步密度為5.8g/cm3 以上。
In2 O3 相(400)/β-GaInO3 相(111)×100[%]
又，本發明之透明導電膜製造用燒結體靶其特徵以比電阻值為9.0×10-1 Ω cm以下為宜。
本發明之透明導電膜其特徵係利用上述燒結體靶所製造，對於總金屬原子而言，Ga含有49.1%原子以上65原 子%以下，且功函數為5.1eV以上。
又，本發明透明導電膜之特徵係其波長633nm之折射率為1.65以上1.85以下。
又，本發明透明導電膜之特徵係其比電阻值為1.0×10-2 ~1.0×10+8 Ω cm。
又，本發明透明導電膜之特徵係其算術平均高度(Ra)為2.0nm以下、較佳者為1.0nm以下。
本發明透明導電性基材之特徵係於選自玻璃板、石英板、樹脂板及樹脂薄膜之透明基板之單面或雙面上形成上述任意之透明導電膜所成。
又，本發明透明導電性基材其特徵係於選自樹脂板及樹脂薄膜之透明基板之單面或雙面上依序形成至少1層氣體隔離膜，及上述任意透明導電膜所成者宜。
又，本發明透明導電性基材之特徵係含有選自氮化矽、氧化氮化矽或氧化矽之任意1種以上之膜作為氣體隔離膜。
本發明透明導電膜製造用燒結體靶為取得功函數為5.1eV以上，理想的光學特性，具導電性之透明導電膜，主要由Ga、In及O所成，對於總金屬原子而言，Ga為含有49.1原子%以上65原子%以下，主要由β-Ga2 O3 型構造之GaInO3 相與方鐵錳礦型構造之In2 O3 相所構成、且以下式(A)所定義之X線繞射波峰強度比為45%以下、密度為5.8g/cm3 以上。
In2 O3 相(400)/β-GaInO3 相(111)×100[%] (A) 進一步為取得上述特徵之本發明透明導電膜其比電阻值務必為9.0×10-1 Ω cm以下者。因此，本發明透明導電膜製造用燒結體靶，及使用該燒結體靶所製造之該透明導電膜，形成其之透明導電性基材今後亦多廣域適用於表示裝置之各用途。
又，本發明透明導電膜主要由Ga、In及O所成之非晶質氧化物膜透明導電膜，且對於總金屬原子而言，Ga含有49.1原子%以上65原子%以下，功函數為5.1eV以上、波長633nm之折射率為1.65以上1.85以下，甚至比電阻值為1.0×10-2 ~1.0×10+8 Ω cm之透明導電膜。亦即，該透明導電膜具先行技術所未取得之高功函數及可視域之低折射率，更兼具有非晶質膜特有之不易割裂，低算術平均高度之理想特徵。同時，可於室溫附近進行成膜，工業上利用價值亦極高。
 [發明實施之最佳形態]
本發明者為達成上述目的，將透明導電膜製造用燒結體靶進行各種製作，利用其燒結體靶於透明基板上形成極多氧化物膜，針對此等氧化物膜之光學特性，非晶質膜製作之容易度等進行檢視。其結果發現，藉由使用其特徵主要由Ga、In及O所成，對於總金屬原子而言，Ga為含有49.1原子%以上65原子%以下，主要由β-Ga2 O3 型構造之GaInO3 相與方鐵錳礦型構造之In2 O3 相所構成、且以 下式(A)所定義之X線繞射波峰強度比為45%以下，進一步密度為5.8g/cm3 以上之透明導電膜製造用燒結體靶後，可取得理想之透明導電膜。
In2 O3 相(400)/β-GaInO3 相(111)×100[%] (A)
以下代表本發明之實施例，惟，本發明並未受阻於此等實施例。
本發明透明導電膜製造用燒結體靶之特徵係主要由Ga、In及O所成，對於總金屬原子而言，Ga為含有49.1原子%以上65原子%以下，主要由β-Ga2 O3 型構造之GaInO3 相與方鐵錳礦型構造之In2 O3 相所構成、且以上式(A)所定義之X線繞射波峰強度比為45%以下，密度為5.8g/cm3 以上。
其中，In2 O3 相亦可導入氧缺損者，於部份In被Ga取代亦可。又，Ga/In原子數比由化學量論組成些許不吻合亦無妨，β-GaInO3 相亦可導入氧缺損者。
如上述呈Ga組成範圍外時，其所形成之非晶質膜與靶呈相同組成時，無法實現高功函數與低折射率。而，藉由成膜條件，其靶組成與非晶質組成無法幾乎呈相同時，則不在此限。
又，本發明之靶所佔In2 O3 相之比例較少者宜。亦即，以上述(A)所定義之X線繞射中β-GaInO3 相之(111)反射與In2 O3 相(400)反射之波峰強度比(繞射波峰之面積強度比)為45%以下者宜。此波峰強度比超出45%時，即使於上述組成範圍內，藉由顯示2.0~2.2之高折射率之In2 O3 相仍受極大影響，無法實現5.1eV以上之高功函數，及1.65以上1.85以下之低折射率。
另外，藉由JCPDS卡(ASTM卡)，X線繞射中β－GaInO3 相及In2 O3 相之主波峰分別依(111)反射及(222)反射，而In2 O3 相(222)反射與β－GaInO3 相(002)反射重疊，因此，有關In2 O3 相再以高強度(400)反射進行評定之。
R.D.Shannon et al：J.inorg nucl.Chem.,1968，Vol.30,pp.1389－1398中被記載特別於製作Ga2 O3 ：In2 O3 ＝1：1之β－GaInO3 相時，容易殘留未反應之In2 O3 相。In2 O3 相顯示4.8~4.9eV之低功函數，及2.0~2.2之高折射率，因此，含於透明導電膜製造用燒結體靶時，使用其所成膜之膜的功函數低、折射率亦變高。
本發明於上述透明導電膜製造用燒結體靶中，進行討論抑制此未反應之In2 O3 相之生成，其原料粉末、混合條件及燒結條件。
亦即，使用常壓燒結法時，原料粉末其純度3N以上者宜，且經由粉碎之平均粒徑被調整為3μm以下者宜。配合粉末，有機黏合劑及分散劑劑等以混合至取得均勻狀態者宜。成形時使用可加入均勻應力之靜水壓加壓等者宜。燒結溫度為1250℃以上1400℃以下，燒結時間為12小時以上者宜，氧氣流中進行燒結更佳。另外，上述條件係於常壓燒結時為理想條件，熱壓延法等加壓燒結法之使用時不在此限。
又，本發明透明導電膜製造用燒結靶之製作步驟中，藉由原料粉末之粉碎後之平均粒徑，燒結條件等，有產生與GaInO3 相不同之(Ga，In)2 O3 相，不可迴避生成相之Ga2 O3 相。本發明燒結靶主要由β－GaInO3 相與In2 O3 相所成，而，上述之(Ga，In)2 O3 相亦可含有以下式(B)所定義之X線繞射強度比為70%以下者。
藉由(Ga，In)2 O3 相反射(2 θ＝28°附近)/{In2 O3 相(400)＋β－GaInO3 相(111)}×100[%] (B)
其中，藉由(Ga，In)2 O3 相記成反射(2 θ＝28°附近)，此係依JCPDS卡(ASTM卡)其(Ga，In)2 O3 相之結晶構造與面指數並未特定，面間隔與X線繞射相對強度比為特定者。
於上式(B)使用含有超出70%之(Ga，In)2 O3 相之透明導電膜製造用燒結體靶時，所形成之非晶質透明導電膜仍顯示5.1eV以上之高功函數，及1.65以上1.85以下之低折射率。惟，(Ga，In)2 O3 單相之燒結體因顯示5~10 Ω．cm之高度比電阻，因此於透明導電膜製造用燒結體靶中於上式含有超出70%量之(Ga，In)2 O3 相後，將降低成膜速度，導致生產性不良。因此，於上式之(Ga，In)2 O3 相之含有率為70%以下者宜。另外，針對Ga2 O3 等未反應物等不可迴避之雜質，只要於X線繞射未被觀測出波峰者亦可含有之。
又，本發明透明導電膜製造用燒結體靶其燒結體密度以5.8g/cm3 以上者宜。當燒結體密度未達5.8g/cm3 時，則濺鍍中產生異常放電之頻率將提高，結果將無法取得品質良好之低折射率之非晶質透明導電膜。
此外，本發明透明導電膜製造用燒結體靶其比電阻值以9.0×10－1 Ω cm以下為宜。當比電阻值超出上述值時，則即使可DC磁控管濺鍍，仍降低成膜速度，導致降低生產性。
未滿足此等條件之透明導電膜製造用燒結體靶下進行成膜時，將無法取得顯示超出5.0eV之高功函數之非晶質透明導電膜。更如特開平9－259640號及T.Minami et al：J.Vac.Sci.Technol..A17(4)，Jul/Aug 1999 P1765－1772所載，去除幾乎未顯示導電性之Ga2 O3 膜，僅取得超出1.85之高度折射率之非晶質膜，且生產性亦降低。
甚至波長633nm之折射率超出1.85時，其反射率變大，降低光透過率。反之，折射率未達1.65時，雖具良好之光透過性，惟，本發明中未取得如此低折射率。
本發明透明導電膜主要由Ga，In及O所成，為非晶質氧化物膜透明導電膜者，對於總金屬原子而言，Ga含有49.1原子%以上65原子%以上者宜。當Ga量未達49.1原子%時，則功函數低，折射率變高，將等同於先行技術之透明導電膜。反之，Ga量超出65原子%時，則做為透明電極使用時將無法充分取得所需之導電性。
又，功函數及折射率即使為相同組成，仍藉由薄膜形成源之燒結體靶之構成相而受影響。於前述式(A)所示之In2 O3 相(400)波峰強度比為高於45%時，其透明導電膜之功函數將低於5.1eV，且折射率將超出1.85，將等同於先行技術之透明導電膜。
又，比電阻值於成膜時依存導入非晶質膜之氧量，一般可控制比電阻值於1.0×10－2 Ω cm~1.0×10＋8 Ω cm之範圍。進一步導入多量氧亦可做成絕緣膜。只要在上述範圍下即可廣泛應用於透明電極，抗靜電薄膜等，而不在此範圍則將受限於特殊用途者。
另外，本發明透明導電膜其算術平均高度(Ra)以2.0nm以下者宜。其中，算術平均高度(Ra)係以JIS B0601－2001之定義為基準。為算術平均高度(Ra)超出2.0nm則不適於有機EL等，膜面平坦性所要求之用途。
做為本發明透明導電膜之成膜方法者如：濺鍍法、離子電鍍法等例。考量生產性等理由時，以使用直流電漿之磁控管濺鍍法(DC磁控管濺鍍法)為宜。離子電鍍法時，使用相同於本發明透明導電膜製造用燒結體靶之製造方法取得之顆粒做為蒸發源後，可取得本發明之透明導電膜。
基板中以使用選自玻璃板、石英板、樹脂板及樹脂薄膜之透明基板者宜，一般只要表示裝置用基板即不在此限。
使用濺鍍法、離子電鍍法製作本發明透明導電膜時，為取得本發明之高功函數、低折射率之非晶質透明導電膜時，使用本發明之靶為極重要者。
本發明透明導電性基材係於透明基板之單面或雙面上形成本發明導電膜所成。
表示裝置以氣體隔離性為必要時，為於透明導電性基材賦予氣體隔離機能，而於透明基板與透明導電膜之間形成至少1層以上之氣體隔離膜者宜。氣體隔離膜中含有氮化矽、氧化氮化矽或氧化矽之任意1種以上者宜。又，氣體隔離膜中未受限於無機膜，亦含有機膜。
本發明透明導電膜具有超出5.1eV之功函數，波長633nm中顯示1.65以上1.85以下之低折射率之特點，因此，只要活用此特點，亦可應用於透明電極以外。如：亦可應用於高電氣電阻亦可之抗靜電膜、絕緣膜亦可之單獨光學薄膜。
[實施例] (實施例1~3)
將純度4N之Ga2 O3 粉末及In2 O3 粉末分別進行球磨機粉碎調整平均粒徑為3μm以下。之後，Ga/(Ga＋In)所示之Ga配合成50原子%，藉由球磨機將有機黏合劑、分散劑及可塑劑同時混合48小時，作成漿料。再將取得漿料藉由噴霧乾燥器進行噴霧乾燥後，製成造粒粉末。
接著將所得造粒粉未置入橡膠膜，藉由靜水壓加壓機製作直徑191mm，厚度約6mm之成形體。同法取得之成形體於氧氣流中分別以1250℃、1350℃、1400℃，進行20小時常壓燒結。於各燒結體進行圓周加工及表面研削加工，做成直徑約6inch、厚度約5mm之形狀。
利用ICP發光分光分析法(Seiko Instrumenets製SPS4000)所求出之燒結體Ga量，使用純水以阿基米德法(東洋精機製作所製高精度自動比重計)測定密度，以四端子法(三菱化學製LORESTA－IP、MCP－T250)測定比電阻，以及藉由X線繞射(理學電機工業製，CuK α線)取得之In2 O3 相(400)/β－GaInO3 相(111)波峰強度比、整理於圖1所示之表。又，圖2代表藉由燒結溫度1350℃所得之燒結體CuK α線之X線繞射圖型。
再將此等燒結體連接於冷卻銅板後，做為透明導電膜製造用燒結體靶之使用。濺鍍裝置係使用Anelba製特SPF－530H。基板中使用Coning公司7059基板與折射率測定用之Si基板(小松電子金屬製)，與靶面呈平行配置。基板－靶之間距離為60mm。濺鍍氣體為Ar與O2 所成之混合氣體，將氧之比率設定為1.5%，總氣壓設為0.5Pa。投入電力為200W。於以上條件藉由DC磁控管濺鍍進行室溫成膜。放電穩定，未出現電弧放電之產生等異常現象。調整成膜時間後，取得膜厚200nm之透明導電膜。
圖3代表1350℃下使用燒結之靶所成膜之薄膜X線繞射圖。證明無明確波峰，為非晶質膜者。以其他靶所成膜之膜亦同樣為非晶質。圖1顯示以各靶所成膜之膜之ICP發光分光分析法所求出之組成、折射率(橢圓對稱儀：溝尻光學工業所製DHA－XA)，比電阻、算術平均高度(Ra)(原子間力顯微鏡：Digital Instruments製Nanoscope III)、以及功函數(光電子分光裝置：理研計器製AC－2)之測定結果。
(實施例4~6)
將Ga/(Ga＋In)所示之Ga量變更為49.5、55、65原子%、與實施例2同條件下製作靶，進行成膜。
與實施例1~3同法，確定無異常放電。圖1代表與實施例1~3同法針對靶及薄膜進行檢測之結果。又，將所得薄膜之構造經由X線繞射進行檢測後，與實施例1~3相同均為非晶質膜。
(實施例7)
將基板溫度變更為200℃，與實施例2同法進行成膜。使基板溫度上昇至200℃仍與實施例1~6相同所得膜為非晶質膜，而藉由X線繞射所確定者。圖1顯示此膜之各特性。
(實施例8、9)
將濺鍍氣體中之氧比率變更為3.0%及5.0%，與實施例6同法進行成膜。與實施例1~7同法所得膜為非晶質膜，而藉由X線繞射所確定者。圖1顯示此膜之各特性。
(實施例10)
於附單面硬塗層厚度125μm之PET薄膜中與實施例2同條件、室溫下進行厚度50nm膜之成膜，以筆滑動耐久性試驗進行評定。於聚甲醛製之筆(尖端之形狀：0.8mmR)中加上5.0N之荷重，使10萬次(重覆5萬次)之直線滑動試驗於附上述透明導電膜之PET薄膜基板上進行。此時之滑動距離為30mm，滑動速度為60mm/秒。於此滑動耐久性試驗後，藉由目測及實體顯微鏡進行觀察後，未出現滑動部之白化、膜的剝離、割裂。
(比較例1~3)
將Ga/(Ga＋In)所示之Ga變更為40.0、49.0及66原子%之外，與實施例2同條件下，製成透明導電膜製造用燒結體靶。圖1顯示燒結體之密度、比電阻、及X線繞射所得之In2 O3 相(400)/β－GaInO3 相(111)波峰強度比。
再利用此等燒結體靶，與實施例1~3同法進行成膜。成膜時未產生異常放電。以X線繞射檢測所得膜之構造，均為非晶質。圖1顯示此等膜之各特性。
(比較例4、5)
將與實施例1~3相同之燒結體靶變更為燒結溫度1100及1200℃後製作之。圖1代表燒結體之相對密度及比電阻。另外，藉由X線繞射進行構造解析後，燒結溫度1100℃時，β－GaInO3 相幾乎未產生，生成(Ga，In)2 O3 相與In2 O3 相。因此，無法求出In2 O3 相(400)/β－GaInO3 相(111)波峰強度比。另外，In2 O3 相(400)之波峰強度高於實施例1~3，證明產生大量之In2 O3 相。又，燒結溫度1200℃中，產生β－GaInO3 相，(Ga，In)2 O3 相及In2 O3 相之3相。圖1顯示1200℃之In2 O3 相(400)/β－GaInO3 相(111)波峰強度比。
使用燒結溫度1100℃之靶進行成膜後，成膜中電弧放電頻繁。使用燒結溫度1200℃之靶時，雖不及1100℃惟電弧放電仍為多發性。亦即，於1100℃，及1200℃下進行燒結，其密度使用未達5.8g/cm3 之靶時，於濺鍍成膜中將呈多發性電弧放電，產生膜破損、成膜速度變動大等問題點，無法穩定成膜之問題產生。所得膜藉由X線繞射之構造解析結果均為非晶質膜。圖1顯示此等膜之各特性。
(比較例6)
將濺鍍氣體中氧之比率變更為6.0%，與實施例8、9同法進行成膜。與實施例8、9同樣取得非晶質膜，而藉由X線繞射所確定。圖1顯示此膜之各特性。
(比較例7)
於相同於實施例10之基板上使用ITO(10wt% SnO2 )靶，除變更氧比率2.0%之外，與實施例1~3同法於室溫下進行成膜。藉由AFM(原子間力顯微鏡：Digital Instruments製Nanoscope III)進行膜的表面觀測，確定於非晶質中約有10nm之突起狀結晶相。以此附有ITO膜之薄膜基板進行相同於實施例8之直線滑動試驗。試驗後，藉由目測及實體顯微鏡進行觀察結果出現滑動部之白化及膜的剝離、割裂。
[評定]
由圖1之實施例1~9結果證明具有主要由Ga，In及O所成，且Ga/(Ga，In)所示之Ga含有49.1原子%以上65原子%以下之本發明透明導電膜之特徵。亦即，該膜其功函數為5.1eV以上之高值、波長633nm之折射率為1.65以上1.85以下之低值，比電阻值為9.0×10－1 Ω cm以下，其算術平均高度(Ra)為2.0nm以下之極平坦膜面具表示裝置所需之十足特性。
同樣的由實施例1~9之結果證明具有主要由Ga，In及O所成，且Ga/(Ga，In)所示之Ga含有49.1原子%以上65原子%以下之本發明透明導電膜製造用燒結體靶之特徵。亦即以下式(A)所定義之X線繞射波峰強度比為45%以下，密度更為5.8g/cm3 以上、比電阻值為9.0×10－5 Ω cm以下、具有為取得上述透明導電膜所需之十足特性。
In2 O3 相(400)/β－GaInO3 相(111)×100[%] (A)
特別由實施例2~6顯示，利用密度為6.2g/cm3 以上之透明導電膜製造用靶，進行室溫成膜時，功函數為5.2eV以上，且波長633nm之折射率為1.7以上1.8以下之範圍。
由比較例1~3顯示，Ga/(Ga＋In)所示之Ga為49.1原子%以上65原子%以下之未於本發明透明導電膜之組成範圍時，無法發揮原本之特徵。亦即，Ga未達49.1原子%、或超出65原子%時，其功函數未達5.1eV，折射率超出1.85。
又，由比較例4、5顯示，上述定義之透明導電膜製造用燒結體靶之X線波峰強度比超出45%時，使用其靶所製作之膜即使於上述組成範圍內，功函數仍未達5.1eV，折射率仍超出1.85。
由比較例6顯示，導入過剩氧量進行成膜時，其比電阻值為超出1.0×10－2 Ω cm~1.0×10＋8 Ω cm範圍之高電阻。惟，無需導電性，僅用於光學用途時，此膜為有用者。
由實施例10與比較例7之比較下，證明本發明透明導電膜相較於先行技術之ITO膜，其對於由外部之力學作用較不易劣化之膜。亦即，利用經由本發明之透明導電膜製造用燒結體靶所製造之透明導電膜具有觸控板、電子文書等表示裝置所需之十足特性。
圖1代表藉由燒結體之ICP發光分光分析法所求出之燒結體Ga之量，使用純水以阿基米德法所算出之密度，以四端子法所測定之比電阻，以及X線繞射(CuK α線)所取得之In2 O3 相(400)/β－GaInO3 相(111)波峰強度比之歸納表。
圖2代表藉由燒結溫度1350℃之燒結體CuK α線後之X線繞射圖型之圖。
圖3代表於燒結溫度1350℃下利用燒結之靶所成膜之薄膜X線繞射圖。

Claims (9)

  1. 一種透明導電膜製造用燒結體靶，其特徵係主要由Ga、In及O所成，對於總金屬原子而言含有Ga為49.1原子%以上65原子%以下，主要由β-Ga2 O3 型構造之GaInO3 相與方鐵錳礦型構造之In2 O3 相所構成，且以下式所定義之X線繞射波峰強度比為45%以下、密度為5.8g/cm3 以上，In2 O3 相(400)/β-GaInO3 相(111)×100[%]。
  2. 如申請專利範圍第1項之透明導電膜製造用燒結體靶，其中比電阻值為9.0×10-1 Ω cm以下。
  3. 一種透明導電膜，其特徵係利用申請專利範圍第1項或第2項之燒結體靶所製造，主要由Ga，In及O所成之非晶質氧化物膜透明導電膜，對於總金屬原子而言含有Ga為49.1%原子以上65原子%以下，且功函數為5.1eV以上。
  4. 如申請專利範圍第3項之透明導電膜，其中波長633nm之折射率為1.65以上1.85以下。
  5. 如申請專利範圍第3項或第4項之透明導電膜，其比電阻值為1.0×10-2 ~1.0×10+8 Ω．cm。
  6. 如申請專利範圍第3項或第4項之透明導電膜，其 算術平均高度(Ra)為2.0nm以下、較佳者為1.0nm以下。
  7. 一種透明導電性基材，其特徵係於選自玻璃板、石英板、樹脂板及樹脂薄膜之透明基板之單面或雙面上形成如申請專利範圍第3項至第6項中任一項之透明導電膜所成。
  8. 一種透明導電性基材，其特徵係於選自樹脂板及樹脂薄膜之透明基板之單面或雙面上依序形成至少1層以上之氣體隔離膜，以及如申請專利範圍第3項至第6項中任一項之透明導電膜所成。
  9. 如申請專利範圍第8項之透明導電性基材，其含有做為氣體隔離膜之選自氮化矽、氧化氮化矽或氧化矽之任意1種以上之膜。
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