JPH05290635A - 透明導電電極及びその製造方法 - Google Patents

透明導電電極及びその製造方法

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JPH05290635A
JPH05290635A JP4119865A JP11986592A JPH05290635A JP H05290635 A JPH05290635 A JP H05290635A JP 4119865 A JP4119865 A JP 4119865A JP 11986592 A JP11986592 A JP 11986592A JP H05290635 A JPH05290635 A JP H05290635A
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JP
Japan
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transparent conductive
concentration
conductive electrode
conductive film
carrier concentration
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JP4119865A
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English (en)
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Yoshihiko Sakai
義彦 酒井
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャリア濃度及び移動度が高く且つ比較的低
い基板温度で製造可能な比抵抗の低い透明導電電極を提
供する。 【構成】 ガラス基板3上にキャリア濃度が比較的低い
低濃度透明導電膜1と、この低濃度透明導電膜1に比し
てキャリア濃度が大きい高濃度透明導電膜2とを交互に
積層してなり、低濃度透明導電膜1はキャリア輸送層と
して、高濃度透明導電膜2はキャリア生成層として、そ
れぞれ作用する結果、全体としてキャリア濃度が高く且
つ移動度の高い透明導電電極となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イメ−ジセンサ、太陽
電池等の受光素子あるいは液晶等からなる表示素子等に
用いられる透明導電電極に係り、特に、比抵抗の低減を
図った透明導電電極及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】イメ−ジセンサ、太陽電池等の受光素子
や液晶等からなる表示素子においては、受光面側に透光
性で且つ導電性を有するいわゆる透明導電電極が用いら
れている。かかる透明導電電極は、電極としての機能を
果たすものであることから、できる限り比抵抗が低いこ
とが求められる。従来、このような透明導電電極の比抵
抗を低減する技術としては、例えば、透明導電電極を製
造する過程において、基板温度、酸素分圧(流量比)、
SnO2量等の製造条件を種々組み合わせることにより
低抵抗化を図るものがあった。
【0003】図2乃至図7には、透明導電電極の代表的
なものとして公知・周知のITO(Indium Ti
n Oxide)の比抵抗が上述のような基板温度等の
製造条件を変えた場合、どの様に変化するかの一例が示
されている。すなわち、比抵抗を基板温度との関係でみ
ると、図2に示されるように基板温度が上昇するに従っ
て比抵抗は下がる傾向にあることが知られている。ま
た、酸素分圧との関係においては、図3に示されたよう
に、ある分圧値で最小となりその前後においては分圧値
の増大又は減少と共に比抵抗は増大する傾向にあること
が知られている(例えば、「Solar Cells」
vol.21(1987) p281、「真空」 v
ol.30 No.6(1987) p548等)。
【0004】ここで、上述のように製造条件を変えた場
合において、透明導電電極をなす材料の比抵抗の変化に
直接大きな影響を与えているものには、主に、キャリア
濃度(n)と移動度(μ)であることが一般的によく知
られている。すなわち、理想的にはキャリア濃度が高く
且つ移動度が高ければ、比抵抗を低くすることができ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現実に
はキャリア濃度と移動度とは相反する傾向となることが
多い。例えば、図4に示すように基板温度を上昇させた
場合、キャリア濃度は比較的大きく増加する(図4にお
いて実線で示された特性線参照)が、移動度の増加の割
合はキャリア濃度のそれに比してかなり小さい(図4に
おいて二点鎖線で示された特性線参照)。また、酸素分
圧との関係で言えば、図5に示されるように、酸素分圧
の増加の伴いキャリア濃度は減少する傾向にある(図5
において実線で示された特性線参照)が、移動度は逆に
増加する傾向にある(図5において二点鎖線で示された
特性線参照)。したがって、基板温度あるいは酸素分圧
の調整により比抵抗を低くしようとしても、ある程度の
値までは低くすることができるものの、その後、低下の
度合いは頭打ちとなり比抵抗の低減に限界が生じてしま
っていた。
【0006】また、タ−ゲット中のSnO2量について
は、その増加に対してキャリア濃度は増加傾向にある
(図6において実線で示された特性線参照)が、移動度
は減少傾向にある(図6において二点鎖線で示された特
性線参照)。そして、この場合、SnO2の増加に対し
て比抵抗は、減少する傾向を示すが、基板温度等を変化
させた場合と同様にその変化は頭打ちとなり(図7参
照)、比抵抗の十分な低下が期待できないという問題が
あった。さらに、比抵抗を調節するために基板温度を上
げることは、透明導電膜と共に設けられる他の素子をも
熱することとなり、その物理的特性を劣化させることと
なるので、できる限り低温であることが望まれている。
【0007】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、キャリア濃度と移動度とが高く且つ基板温度を比較
的低温にして製造できる比抵抗の低い透明導電電極を提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め請求項1記載の発明に係る透明導電電極は、二つの以
上の透明導電膜を積層してなる透明導電電極であって、
該積層方向で隣接する透明導電膜相互において、一方の
透明導電膜のキャリア濃度が他方の透明導電膜のキャリ
ア濃度に対して大となるように積層配置してなるなるも
のである。請求項2記載の発明に係る透明導電電極の製
造方法は、スパッタリングにより透明導電材料を着膜す
る透明導電膜の製造方法であって、スパッタリング中に
アルゴン(Ar)と酸素(O2)との混合ガスの流量を
調節して酸素分圧を第1の所定値に保持しつつ透明導電
材料を着膜する第1の着膜工程と、前記アルゴン(A
r)と酸素(O2)との混合ガスの流量を調整して酸素
分圧を前記第1の所定値より大きい第2の所定値の下、
前記第1の工程で着膜された透明導電材料の上にさらに
透明導電材料を着膜積層する第2の着膜工程と、を繰り
返して酸素分圧が互いに異なる透明導電膜を交互に積層
するようにしたものである。
【0009】
【作用】請求項1記載の発明に係る透明導電電極におい
ては、隣接する透明導電膜相互のキャリア濃度が相対的
に大小の関係となるように複数積層して構成してあるの
で、キャリア濃度が高い透明導電膜はキャリア生成層と
して作用する一方、キャリア濃度が低い透明導電膜にお
ていは移動度が高いのでキャリア輸送層として作用し、
結局、全体としてキャリア濃度及び移動度の両者を高く
保つことができ、それにより、従前に比して比抵抗の十
分低い透明導電電極となるものである。請求項2記載の
発明に係る透明導電電極の製造方法においては、酸素分
圧を大小二種類に設定しつつ、それぞれの酸素分圧の
下、透明導電材を着膜することによって、基板温度を極
端に上げることなくキャリア濃度が大小に異なる透明導
電膜を積層してなる透明導電電極を得ることができるも
のである。
【0010】
【実施例】以下、図1を参照しつつ、本発明に係る透明
導電電極及びその製造方法について説明する。ここで、
図1は本発明に係る透明導電電極の一実施例を示す縦断
面図である。この透明導電電極は、酸化インジウム・ス
ズ(以下、「ITO」と言う。)からなりキャリア濃度
が低い低濃度透明導電膜1と同じくITOからなりキャ
リア濃度が高い高濃度透明導電膜2とを交互に積層して
なるもので、本実施例においては、4つの低濃度透明導
電膜1の間に3つの高濃度透明導電膜2が積層配置され
ると共に、これら低濃度透明導電膜1と高濃度透明導電
膜2とは、ガラス基板3上に配されてなるものである。
【0011】この透明導電電極の製造プロセスは、次述
する通りである。先ず、低濃度透明導電膜1及び高濃度
透明導電膜2の両者に共通する基本的な製造プロセスに
ついて言えば、これら低濃度透明導電膜1及び高濃度透
明導電膜2は、DCマグネトロンスパッタリング法によ
り、基板温度250乃至300℃、スパッタ圧力1乃至
10mTorr、DCパワ−100乃至300W及びS
nO2組成比0乃至30%の諸条件の下に、ITO膜を
着膜することに形成される。
【0012】そして、低濃度透明導電膜1とするか高濃
度透明導電膜2とするかは、Ar(アルゴン)に対する
2の分圧(流量比)又はタ−ゲット中のIn23に対
するSnO2組成比の着膜条件を変えることにより達成
されるものである。具体的にはキャリア濃度が高く移動
度が小さい高濃度透明導電膜2を形成する場合、O2
分圧を2%以下にするか、または、SnO2組成比を1
0wt%以上に保ちつつ上述したようにしてITOを着
膜すればよい。一方、キャリア濃度が低く移動度が高い
低濃度透明導電膜1を形成する場合には、O2の分圧を
6〜7%にするか、または、SnO2組成比を5wt%
以下に保つと好適である。このような条件の下に着膜作
業を行うには、例えば、スパッタしながらAr/O2
ス流量を変化させてO2分圧を制御するようにしたり、
チャンバ内にSnO2組成の異なるタ−ゲットをそれぞ
れ取り付けて、基板ホルダを回転させることによって低
濃度透明導電膜1と高濃度透明導電膜2とを交互に着膜
させるとよい。尚、膜厚としては、10乃至500オン
グストロ−ム程度の範囲において、任意に設定できる。
【0013】本実施例においては、透明導電電極をキャ
リア濃度が低く移動度が高い低濃度透明導電膜1とキャ
リア濃度が高く移動度が低い高濃度透明導電膜2とを交
互に複数積層してなるものとしたことにより、キャリア
濃度が高い高濃度透明導電膜2はキャリア生成層として
作用する一方、移動度が高い低濃度透明導電膜1はキャ
リア輸送層として作用する結果、全体としてキャリア数
が多く且つ移動度が速くなり、比抵抗が低下することと
なるものである。
【0014】
【発明の効果】以上、述べたように、請求項1記載の発
明に係る透明導電電極においては、隣接する透明導電膜
相互のキャリア濃度が相対的に大小の関係となるように
複数積層する構成とすることにより、キャリア濃度が高
い透明導電膜はキャリア生成層として作用する一方、キ
ャリア濃度が低い透明導電膜におていは移動度が高いの
でキャリア輸送層として作用し、結局、全体としてキャ
リア濃度及び移動度の両者を高く保つことができ、それ
により、従前に比して比抵抗の十分低い透明導電電極を
得ることができるという効果を奏するものである。請求
項2記載の発明に係る透明導電電極の製造方法において
は、酸素分圧を大小二種類に設定しつつ、それぞれの酸
素分圧の下、透明導電材を着膜することによって、キャ
リア濃度が大小に異なる透明導電膜が積層されてなる透
明導電電極が形成されるようにしたので、基板温度を極
端に上げることなく全体としてキャリア濃度が高く且つ
移動度が高い明導電電極を得ることができるという効果
を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る透明導電電極の実施例における
縦断面図である。
【図2】 基板温度と比抵抗の関係を示す特性線図であ
る。
【図3】 酸素分圧と比抵抗の関係を示す特性線図であ
る。
【図4】 基板温度とキャリア濃度との関係を示す特性
線図である。
【図5】 酸素分圧とキャリア濃度及び移動度との関係
を示す特性線図である。
【図6】 SnO2の組成比とキャリア濃度及び移動度
との関係を示す特性線図である。
【図7】 SnO2の組成比と比抵抗との関係を示す特
性線図である。
【符号の説明】
1…低濃度透明導電膜、 2…高濃度透明導電膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二つ以上の透明導電膜を積層してなる透
    明導電電極であって、該積層方向で隣接する透明導電膜
    相互において、一方の透明導電膜のキャリア濃度が他方
    の透明導電膜のキャリア濃度に対して大となるように積
    層配置してなることを特徴とする透明導電電極。
  2. 【請求項2】 スパッタリングにより透明導電材料を着
    膜する透明導電電極の製造方法であって、スパッタリン
    グ中にアルゴン(Ar)と酸素(O2)との混合ガスの
    流量を調節して酸素分圧を第1の所定値に保持しつつ透
    明導電材料を着膜する第1の着膜工程と、前記アルゴン
    (Ar)と酸素(O2)との混合ガスの流量を調整して
    酸素分圧を前記第1の所定値より大きい第2の所定値に
    保持し、前記第1の工程で着膜された透明導電材料の上
    にさらに透明導電材料を着膜積層する第2の着膜工程
    と、を繰り返し、酸素分圧が互いに異なる透明導電膜を
    交互に積層するようにしたことを特徴とする透明導電電
    極の製造方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001026161A1 (en) * 1999-10-05 2001-04-12 Matsushita Battery Industrial Co., Ltd. Compound semiconductor solar cell and method of manufacture thereof
JP2007073965A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Samsung Electro Mech Co Ltd 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法
JP2014175441A (ja) * 2013-03-08 2014-09-22 Kaneka Corp 結晶シリコン系太陽電池およびその製造方法
JP2018139329A (ja) * 2018-06-11 2018-09-06 株式会社カネカ 結晶シリコン系太陽電池の製造方法
CN113224182A (zh) * 2021-05-28 2021-08-06 中威新能源(成都)有限公司 一种异质结太阳电池及其制备方法
CN119947324A (zh) * 2025-01-23 2025-05-06 天合光能股份有限公司 太阳能电池及其制备方法、发电装置和用电装置

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