JPH0419912A - 透明導電膜 - Google Patents

透明導電膜

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Publication number
JPH0419912A
JPH0419912A JP2121103A JP12110390A JPH0419912A JP H0419912 A JPH0419912 A JP H0419912A JP 2121103 A JP2121103 A JP 2121103A JP 12110390 A JP12110390 A JP 12110390A JP H0419912 A JPH0419912 A JP H0419912A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
periodic table
transparent conductive
substrate
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2121103A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiko Hirai
匡彦 平井
Hideaki Imai
秀秋 今井
Masaru Ozaki
勝 尾崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP2121103A priority Critical patent/JPH0419912A/ja
Publication of JPH0419912A publication Critical patent/JPH0419912A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

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、特に太陽電池、液晶デイスプレーELデイス
プレー用電極として最適な、耐蝕性に優れた透明導電膜
に関するものである。
[従来の技術] 一般に可視光領域において透明で、かつ導電性を有する
透明導電膜は、アモルファスシリコン太陽電池や、液晶
デイスプレー ELデイスプレーにおける透明電極とし
て、あるいは各用途の帯電防止膜として使用されている
。これらの透明導電膜の材料としては、A u [Ph
1los。
Hag、、 Ser、7.46.381 (1955)
]  Ag N、 0ptSoc、 AL+ 40.2
03 (1950)]などの金属超薄膜、I n 20
x  [Jpn、 J、^pp1. Phys、、8.
681(1969)コ    S  n  O2[Va
cuum、  3. 375(1953)]Z n O
[Can、 J、 Phys、、60.1387 (1
982)コなどの酸化物半導体薄膜かあるが、現在1n
20zにSnを添加したITOと呼ばれる透明導電膜が
広く使用されている。
ITCIは、4eV前後のバンドギャップをもつ可視域
で透明な導電膜で、抵抗率10→Ω(1)程度のものが
得られているが、耐蝕性においては問題を残している。
このようにITO膜は、透明性、導電性においては優れ
た特性をもっているが、酸化還元にきわめて弱く、又、
酸などで容易にエツチングされる。例えば、濃塩酸中に
、ガラス基板上に膜厚500〜1000人のITO膜を
蒸着形成したものを浸すと、数秒で溶解してしまう。
又、ITO膜の主成分であるI n203は、インジウ
ムと酸素との結合か弱いため、高温において水素を含む
雰囲気にさらすなどすると、酸素が遊離しインジウムが
析出して透明性を失ってしまう。このことは、アモルフ
ァスシリコン太陽電池用電極としてITO膜を使用する
場合、アモルファスシリコン膜形成時に水素プラズマを
用いたプラズマCVD法を用いることが多いため、大き
な問題となる。
[発明が解決しようとする課題] 上記問題の解決のため、本発明はITO膜に代わる、耐
蝕性に優れた透明導電膜を提供しようとするものである
[課題を解決するための手段] 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり
、その構成は周期表■族元素から選ばれた少なくとも1
種の元素、及び周期表V族元素から選ばれた少なくとも
1種の元素からなる化合物半導体において、バンドギャ
ップ3eV以上を有する透明導電膜を提供するものであ
る。
以下、本発明について更に詳細に説明する。
本発明における、周期表■族元素としては、s SA 
I 、G a SI nがあり、これらのうち少なくと
も1種の元素か含まれる。
又、周期表■族元素としては、N、P、Asがあり、こ
れらのうち少なくとも1種の元素か含まれる。
これらからなる化合物半導体の例としてはGaN等の化
合物半導体、GaA I N、 G a BN。
Ga InN、GaA 11 nN等の混晶系化合物半
導体があり、又これらに〜Ig、Zn、Cd、Be、L
i、Na、S i% 0% Fなどをドープして、抵抗
率を制御したものかある。
これらを成膜する際用いる材料としては、例えば、金属
単体、もしくは、水素化物、もしくはハロゲン化物など
を使用することかできる。
成膜法としては一般に用いられている方法を用いること
ができ、例えば、真空蒸着法、MBE法、CVD法、M
OCVD法、反応性蒸着法、イオンビーム蒸着法、スパ
ッタリング法かある。
本発明の透明導電膜においては、3eV以上のバンドギ
ャップを有し、可視域(光の波長400〜800nm)
において70%以上の透過率を有していることを特徴と
している。又、バンドギャップを大きくとることも可能
であり、紫外領域での透明性をもたせることが出来る。
又、導電性においては、抵抗率10−2Ωcm以下であ
ることが必要であるが、成膜条件、ドーピング量を操作
することにより、制御することか出来る。例えばGaN
の場合、基板温度を上げ窒素欠陥を多くして、キャリア
密度を多くして、抵抗率を下げることが出来る。
これらの透明導電膜は、耐蝕性に優れており、特に窒化
物膜において顕著である。
又、かかる透明導電膜の膜厚は、必要とされる抵抗値、
光学的特性によって決めることか出来るものであるが、
通常500人〜2μm程度である。
薄膜を合成させる基板としては、サファイア、石英、Z
nS、ZnO1Si、SiC等かある。
次に成膜方法の一例を説明するか、特にこれに限定され
るものではない。
装置には第1図に示すような真空容器1内に蒸発用坩堝
(クヌードセンセル)2、電子ビーム蒸着装置3、クラ
ンキングガスセル5、基板加熱ホルダー 6を備えた>
IBE装置を使用する。
蒸発用坩堝2にはGa金属をいれ、900〜1000℃
に加熱する。
クラッキングガスセル4は、ガス比口を基板7に吹き付
けるように設置する。導入ガスにはNH3やN2 H4
を使用し導入mは l−50cc/rIinとする。真
空容器内の真空度は、成膜時で1〜5 x 10’ T
orr程度となる。
基板にサファイア単結晶基板などを使用し、600〜1
000℃に加熱しなからGaNを成膜する。
成膜後、NH3を導入しながら基板温度を下げる。以上
のようにして、透明なGaN膜か得られる。
[実施例コ 以下実施例により更に詳細に説明する。
実施例1 装置には第1図に示すようなMBE装置を使用した。
蒸発用坩堝2にはGa金属をいれ、940℃に加熱した
。クラッキングガスセル4は、ガス出口を基板7に吹き
付けるように設置した。導入ガスにはNH3を使用し、
導入量は3ec/1Tlinとした。又、このガスセル
は触媒存在下でガスを加熱できるようになっており、ア
ルミナに触れさせながら約300℃に加熱した。基板に
はサファイア単結晶基板(1102)面を使用し 65
0℃に加熱した。
真空容器内の真空度は、成膜時で1〜5×10’ To
rr程度であった。
このような実験条件において1時開成膜を行ない、膜厚
的150OAのGaN膜を得た。この膜は可視域(光の
波長400〜800r+m)において80%以上の透過
率をもち、抵抗率は10−3Ωσであった。分光の結果
から得たバンドギャップの大きさは、約3.2eVであ
った。又、この膜を王水中に1時間放置したか全く侵食
されなかった。更に、この膜上にプラズマCVD法によ
りアモルファスSi膜を成膜したが、GaN膜の劣化は
認められなかった。
実施例2 装置には実施例1と同様の第1図に示すようなMBE装
置を使用した。
蒸発用坩堝2にはGa金属をいれ、940’Cに加熱し
た。電子ビーム蒸着装置3の坩堝にはA1金属をいれ、
薄膜中でのA1金属の原子数比がGa金属の10分の一
程度になるように電子ビームの出力を調整し、加熱蒸発
した。
以下、基板の加熱温度を1000℃にした以外は実施例
1と同じ条件て成膜を行ない 膜厚的1500XのGa
AIN膜を得た。原子吸光法による組成分析によれば、
A1の原子数比はGaの約10%であった。この膜は可
視域(光の波長400〜800r+m)において、80
%以上の透過率をもち、抵抗率は10−2Ω釦であった
。分光の結果から得たバンドギャップの大きさは3.6
eVてあった。又この膜を王水中に1時間放置したが、
全く侵食されなかった。
実施例3 装置には実施例1と同様の第1図に示すようなMBE装
置を使用した。
蒸発用坩堝2にはGa金属をいれ、940℃に加熱した
。蒸発用坩堝2のもう一方にはM g金属をいれ、30
0°Cに加熱した。
以下実施例1と同じ条件で同じ時開成膜を行ない、膜厚
約1500人のMgをドーピングしたGaN膜を得た。
この膜は可視域(光の波長400〜800nm)におい
て、80%以上の透過率をもち、抵抗率は10°1Ω印
であった。これにより、電導度を制御できたことを確認
した。分光の結果から得たバンドギャップの大きさは、
約3.2eVてあった。又、この膜を王水中に1時間放
置したか全く侵食されなかった。
実施例4 装置には実施例1と同様の第1図に示すようなMBE装
置を使用した。
蒸発用坩堝2にはGa金属をいれ、940℃に加熱した
。蒸発用坩堝2のもう一方にはIn金属をいれ、650
℃に加熱した。
以下、基板の加熱温度を700℃にした以外は実施例1
と同じ条件で同じ時開成膜を行ない、膜厚的150OA
のGa1nN膜を得た。原子吸光法による組成分析によ
れば、Inの原子数比はGaの約5%であった。この膜
は可視域(光の波長400〜g(lonm)において、
7096以上の通過率をもち、抵抗率は104Ω口であ
った。分光の結果から得たバンドギャップの大きさは、
約3.Oe■であった。又、この膜を王水中に1時間放
置したが全(侵食されなかった。
実施例5 装置には実施例1と同様の第1図に示すようなMBE装
置を使用した。
蒸発用坩堝2にはGa金属をいれ、940℃に加熱した
。クラッキングガスセル4は、ガス出口を基板7に吹き
付けるように設置した。導入ガスにはN2 H4を使用
し導入量は3cc/11inとした。又、このガスセル
は触媒存在下でガスを加熱できるようになっており、ア
ルミナに触れさせながら約300℃に加熱した。ガスセ
ル5は、ガス出口を基板7に吹き付けるようにした。導
入ガスにはPCl3を使用し、導入量はice/l1i
nとした。基板にはサファイア単結晶基板(1102)
面を使用し、650℃に加熱した。
真空容器内の真空度は、成膜時で1〜5×10’Tor
r程度であった。
このような実験条件において1時開成膜を行ない、膜厚
的1500AのGaPN膜を得た。この膜は可視域(光
の波長400〜800r+m)において、80%以上の
透過率をもち、抵抗率は10−3Ω叩であった。分光の
結果から得たバンドギャップの大きさは、約3 、 O
eVであった。又、この膜を王水中に1時間放置したが
全(侵食されなかった。
実施例6 装置には第2図に示すような、石英管8内にGa金属を
入れたボート 9、基本ホルダー10、及びガス導入ノ
ズル11.12を備えたCVD装置を使用した。
石英管8は、管状炉によって加熱しボート 9は900
℃、基本ホルダー10は10DO’Cになるように調整
した。基板にはサファイア単結晶基板(1102)面を
使用した。
ガス導入ノズル11にはHCIガスを5cc/min流
し、ガリウム金属にガスがよく触れるようにした。ガス
導入ノズル12にはNH3ガスを200cc/min流
し、基板7上方でGaClガスと混合するようにした。
石英管8には、この他にキャリアガスとしてN2ガスを
1000cc/min流した。
このような実験条件において1時開成膜を行ない、膜厚
約20μ荘のGaN膜を得た。この膜は可視域(光の波
長400〜800nm)において、70%以上の透過率
をもち、抵抗率は1o−3Ω釦の値を得た。分光の結果
から得たバンドギャップの大きさは、約3.2eVてあ
った。又、この膜を王水中に1時間放置したか全く侵食
されなかった。
実施例7 装置には第3図に示すような、真空容器 1内に蒸発用
坩堝2、プラズマ源13、基板加熱ボルダ−Bを備えた
真空蒸着装置を使用した。
蒸発用坩堝2にはGa金属をいれ、940℃に加熱した
プラズマ源13は、プラズマガス出口を基板7に吹き付
けるように設置した。導入ガスにはN2を使用し、導入
量は5cc/minとした。又、このプラズマ源は高周
波によりガスをプラズマ加熱できるようになっている。
基板にはサファイア単結晶基板(1102)面を使用し
、650℃に加熱した。
真空容器内の真空度は、成膜時て 1〜5×10’To
rr程度であった。
このような実験条件において1時開成膜を行ない、膜厚
約1500人のGaN膜を得た。この膜は可視域(光の
波長400〜800nm)において8096以上の透過
率をもち、抵抗率は10−3Ω印であった。分光の結果
から得たバンドギャップの大きさは、約3.2eVであ
った。又、この膜を王水中に1時間放置したが全く侵食
されなかった。
実施例8 装置には第4図に示すような、真空容器l内に蒸発用坩
堝2、イオンビームガンJ4、基板加熱ホルダー6を備
えたイオンビーム蒸着装置を使用した。
蒸発用坩堝2にはGa金属をいれ、940℃に加熱した
。イオンビームガン14は、ビーム出口を基板7の方向
を向くようにした。イオンビームとしてはNイオンを使
用し、ビーム電流、加速電圧はそれぞれ約1+nA 、
  50[IVとした。又、このイオンビームガンは直
流アーク放電プラズマによりNイオンを得るようになっ
ている。基板にはサファイア単結晶基板(1102)面
を使用し、600℃に加熱した@ 真空容器内の真空度は、成膜時て 1〜5×10’ T
orr程度であった。
このような実験条件において1時開成膜を行ない、膜厚
的15002のGaN膜を得た。この膜は可視域(光の
波長400〜800nm)において8096以上の透過
率をもち、抵抗率は10−3Ω印であった。分光の結果
から得たバンドギャップの太きさは、約3.2eVであ
った。又、この膜を王水中に1時間放置したが全く侵食
されなかった。
[発明の効果] 以上のように、本発明の透明導電膜は耐蝕性に優れ、工
業上極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1〜5で用いたMBE装置の説明図、第
2図〜第4図はそれぞれ実施例6〜8で用いた装置の説
明図である。 1・・・真空容器、2・・・蒸発用坩堝、3・・・電子
ビーム蒸着装置、 4・・・クラッキングガスセル、5・・・ガスセル、6
・・・基板加熱ホルダー 7・・・基板、訃・・石英管
、9・・・ボート、10・・・基板ホルダー11.12
・・・ガス導入ノズル、13・・・プラズマ源、14・
・・イオンビームガン。 第 図 \ 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  周期表III族元素から選ばれた少なくとも1種の元素
    、及び周期表V族元素から選ばれた少なくとも1種の元
    素からなる化合物半導体において、バンドギャップ3e
    V以上を有する透明導電膜。
JP2121103A 1990-05-14 1990-05-14 透明導電膜 Pending JPH0419912A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2121103A JPH0419912A (ja) 1990-05-14 1990-05-14 透明導電膜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2121103A JPH0419912A (ja) 1990-05-14 1990-05-14 透明導電膜

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JPH0419912A true JPH0419912A (ja) 1992-01-23

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ID=14802957

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2121103A Pending JPH0419912A (ja) 1990-05-14 1990-05-14 透明導電膜

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JP (1) JPH0419912A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5804839A (en) * 1995-12-28 1998-09-08 Sharp Kabushiki Kaisha III-V nitride compound semiconductor device and method for fabricating the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5804839A (en) * 1995-12-28 1998-09-08 Sharp Kabushiki Kaisha III-V nitride compound semiconductor device and method for fabricating the same

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