JPH0315107A - 導電性金属酸化物焼結体及びその用途 - Google Patents

導電性金属酸化物焼結体及びその用途

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JPH0315107A
JPH0315107A JP1148348A JP14834889A JPH0315107A JP H0315107 A JPH0315107 A JP H0315107A JP 1148348 A JP1148348 A JP 1148348A JP 14834889 A JP14834889 A JP 14834889A JP H0315107 A JPH0315107 A JP H0315107A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、導電性金属酸化物焼結体及びその用途に関す
る。更に詳しくは、スパッタリング法、CVD法等によ
り形成される透明導電性金属酸化物薄膜及びその原材料
のに関するものである。
[従来の技術] 近年、太陽電池やディスプレー機器の透明電極や、帯電
防止用の導電性コーティングとして透明導電性薄膜の需
要が高まっている。このような透明導電性薄膜は、導電
性金属酸化物組成物のスパッタリング法、CvD法等に
より形成されている。
従来、このような透明導電性金属酸化物としては異種添
加元素として錫をドーブした酸化インジウム(以下IT
Oと記述)、異種添加元素としてアンチモンをドープし
た酸化スズが主に用いられている。
しかし異種添加元素としてアンチモンをドープした酸化
スズは抵抗が高く(比抵抗:lowΩ・el程度)、一
方比較的低抵抗なITOでも、比抵抗で0.2麿Ω・C
麿程度までしか達成されない。このような状況において
、近時より低抵抗な透明導電膜材料が熱望されている。
これまで酸化インジウムのドーパントとしては錫が最も
多く用いられているが、錫以外にもモリブデン、タング
ステン、チタン(特開昭59−204825)、亜鉛、
セリウム、コバルト、ニッケル(特開昭Go−2205
05)、トリウム(特開昭59−19Jl602)、ル
テニウム、鉛、銅(特開昭59−183707),硼素
、ヒ素、アンチモン、ビスマス(特開昭59−9030
7)、シリコン、ゲルマニウム(特開昭62−2024
15)、アルミニウム、ガリウム(特開昭82−845
87) 、ハロゲン元素(特開昭62−142774)
、テルル(特開昭63−178414)等が検討されて
いる。しかしいずれのドーパントにおいても得られる物
の導電性は必ずしも十分ではなかった。
〔問題点を解決する手段〕 本発明者等は酸化インジウムに異種添加元素をドープし
た導電性金属酸化物に関して鋭意検討を重ねた結果、少
なくともハフニウム又はニオブ成分をドーパントの一部
として含有する酸化インジウムにおいて極めて低抵抗な
透明導電膜が形成可能であることを見出だし、本発明を
完成させるに至ったものである。
酸化インジウムに異種添加元素をドーブすることによっ
て導電性を向上させる場合、その導電性は酸化インジウ
ム中の電子密度と電子移動度によって規定される。酸化
インジウムに異種添加元素をドーブしていくと電子密度
が増加し、導電性が向上するが、ドーパントの含有量が
必要以上に増大すると、電子の移動度が低下し、導電性
は再び低下する。
ハフニウム及び/又はニオブは、錫同様に酸化インジウ
ムにドープすることによりその電子密度を向上させるだ
けでなく、ドープすることによる酸化インジウム中の電
子移動度の低下を抑制するのでドーパントとして極めて
優れている。
本発明のハフニウム及び/又はニオブ戊分の含有量は酸
化インジウムに対してこれらの酸化物換算でtvt%〜
20vt%程度、特に0.1vt%〜5vt%の範囲が
好ましい。一方、これらの成分を酸化インジウムにドー
プする場合、錫成分と併用して用いることが得られる物
の低抵抗化に極めて効果的であることを見出だした。こ
の際の酸化インジウム中の錫成分及びハフニウム及び/
又はニオブ或分の含有量としては、重量換算で酸化イン
ジウム中のこれらの酸化物の含有量がlwt%〜20w
t%、特に3vt%〜12vt%が好ましい。また錫成
分に対するハフニウム及び/又はニオブ戒分の比率にも
特別の制限は無いが、特に3vt%〜30vt%程度が
好ましい。
前記した量が少ムすぎるとこれらの添加の効果がなく、
又必要以上に多すぎると、得られるものの低抵抗化に悪
影響を及ぼす。
このような組成の透明導電膜は極めて低抵抗であり、か
つ透明性に優れている。従来ITOによる透明導電膜に
おいては比抵抗で0,2厘Ω・C−程度が限界であった
が、本発明組成の透明導電膜においてはそれ以下、特に
0.18mΩ・C一以下が可能となった。又、透明性に
ついても、膜の光透過率が55on一に於いて85%以
上で優れたものである。
本発明中に存在する各成分は酸化物の形で存在する。
このような低抵抗の透明導電膜を形成する方法の一つと
してスパッタリング法が考えられるが、本発明の組成を
有する焼結体は、上述した優れた透明導電膜を形成する
ターゲットとして用いることが可能である。
本発明の組或を有する焼結体はこれをスパッタリングす
ることによって極めて低抵抗な透明導電膜を形成するこ
とが可能であるが、当該焼結体は可能な限り高密度であ
ることが好ましい。高密度のターゲットは単に機械的強
度が強いだけでなく、スパッタリングによる組成ずれが
起り難く、導電結晶面配同性の強い、低抵抗な透明導電
膜を形成しやすい。異種元素をドーバントとした酸化イ
ンジウムの見掛けの焼粘体密度は約7g/c1程度であ
るが、本発明の組成の焼結体の密度焼結体の密度として
は、5g/C1以上である。
このような焼結体を調製するための酸化物粉末としては
、本発明のm或を満足していれば特に制限はないが、上
述したようになるべく高密度な焼結体を得るために微細
で高分散性であることが好ましい。また本発明の焼結体
製造用の原料粉末の製造法としては必要な各成分の酸化
物を混合する方広、各成分を含む溶液を用いてそれらの
成分を共沈させ、共沈物を焼成するなどして複合酸化物
とする方法等いずれも適用可能である。
このようにして得られた酸化物粉末は予備成型し焼結処
理を行なう。この際の焼結は、温度: 1300〜15
00℃、時間: 5〜20時間で大気中又は不活性雰囲
気中で行なう。
[発明の効果] このような組成の金属酸化物焼結体は、透明導電膜の形
成材として用いた場合、特に導電性において極めて優れ
た性能を持つ膜を形成させることができる。
[実施例] 以下実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施
例になんら限定されるものではない。
実施例1 酸化インジウムに対し、異種元素酸化物ドーバントを5
wt%及びlOvt%添加した28i類の複合酸化物(
平均粒径0.5μ傷)を、予備成型(100amφXl
ha厚さ) LL400℃で焼結して焼結体ペレットを
調製した。それぞれのドーパント組成での同一密度にお
ける比抵抗を表1に示した。表1より酸化ハフニウム及
び/又は酸化二オプをドーパントの一部として含有する
酸化インジウムは酸化スズ小独をドーバントとして含有
する場合に比べ、より低抵抗であることが判る。
実施例2 酸化インジウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化ス
ズの複合酸化物ターゲットを用いDCマグネトロンスパ
ッタリングにより透明導W膜を調製した。透明導電膜に
おけるドーパント量としては5〜8vt%程度が最適で
あるが、これを用いてスパッタリングすると、得られる
膜中のドーバント量はターゲット中のそれより低下する
傾向があるため、ターゲット中のドーバントとして全量
でlovt%含有するものを用いた。用いたターゲット
は密度約5g/c1、直径10cmの焼結体ターゲット
(焼結温度1400℃)を用い、スバッタガスには純ア
ルゴン、圧力は0.6Pa,投入電力は4w/am’と
した。また是板には石英ガラスを用い、成膜中は基板は
350゜Cに加熱した。このような条件において約ao
oo^の透明導電膜を調製した。得られた透明導電膜の
特性を表2に示した。これらの異種元素をドーパントの
一部として用いた場合、酸化インジウムに酸化スズのみ
をドープした場合のものに比べ、より低抵抗な透明導電
膜が得られた。さらに膜の光透過率は550nmにおい
て全て85%以上で、透明性においても従来のものに比
べて優れたものであった。
表1 注)焼結体密度 5±0.2g/c1 −35一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1) ハフニウム及び/又はニオブ成分を含む酸化イン
    ジウムを主成分とする導電性金属酸化物焼結体。 2) ハフニウム及び/又はニオブ並びに錫成分を含む
    酸化インジウムを主成分とする導電性金属酸化物焼結体
    。 3) ハフニウム及び/又はニオブ成分を含む酸化イン
    ジウムを主成分とするスパッタリングターゲット。 4) ハフニウム及び/又はニオブ並びに錫成分を含む
    酸化インジウムを主成分とするスパッタリングターゲッ
    ト。 5) ハフニウム及び/又はニオブ成分を含む酸化イン
    ジウムを主成分とする透明導電性膜。 6) ハフニウム及び/又はニオブ成分並びに錫を含む
    酸化インジウムを主成分とする透明導電性膜。
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