氧化物烧结体以及对其进行加工而得到的片体.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201380040279.X

申请日:

2013.07.31

公开号:

CN104507888A

公开日:

2015.04.08

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C04B 35/00申请公布日:20150408|||实质审查的生效IPC(主分类):C04B 35/00申请日:20130731|||公开

IPC分类号:

C04B35/00; C23C14/24

主分类号:

C04B35/00

申请人:

住友金属矿山株式会社

发明人:

中山德行

地址:

日本东京都

优先权:

2012-170148 2012.07.31 JP

专利代理机构:

北京三幸商标专利事务所(普通合伙)11216

代理人:

刘激扬

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内容摘要

本发明提供一种离子镀用片体以及氧化物烧结体,该氧化物烧结体以用于获得该离子镀用片体的氧化铟为主要成分并且含有特定量的锡作为添加元素,该离子镀用片体可高速成膜适用于太阳能电池的透明导电膜并且可在不引起裂纹、破碎或者喷溅的状态下继续成膜。本发明提供一种氧化物烧结体等,该氧化物烧结体以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.001~0.15,其特征在于,该氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.015以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3。

权利要求书

权利要求书
1.  一种氧化物烧结体,其以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.001~0.15,其特征在于,
该氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.015以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3。

2.  一种氧化物烧结体,其以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且进一步含有从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素(M元素)作为添加元素,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.001~0.15,其特征在于,
该氧化物烧结体由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,至少锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,至少锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn+M)原子数比计为0.015以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3。

3.  根据权利要求1或2所述的氧化物烧结体,其特征在于,锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.003~0.05。

4.  根据权利要求2所述的氧化物烧结体,其特征在于,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.003~0.05。

5.  根据权利要求1或2所述的氧化物烧结体,其特征在于, 晶粒(A)的平均锡含量以锡相对于全部金属元素的原子数比计为0.04以下,晶粒(B)的平均锡含量以锡相对于全部金属元素的原子数比计为0.15以上。

6.  根据权利要求1或2所述的氧化物烧结体,其特征在于,在所述晶粒(A)以及晶粒(B)中固溶有锡,且该氧化物烧结体由方铁锰矿型结构的In2O3相构成。

7.  根据权利要求1或2所述的氧化物烧结体,其特征在于,构成为,除了包含所述的晶粒(A)以及晶粒(B)之外,还包含由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)。

8.  根据权利要求1或2所述的氧化物烧结体,其特征在于,不包含由氧化锡相形成的晶粒(D)。

9.  一种片体,其通过对权利要求1~8中任一项所述的氧化物烧结体进行加工而获得。

说明书

说明书氧化物烧结体以及对其进行加工而得到的片体
技术领域
本发明涉及氧化物烧结体以及对其进行加工而得到的片体,更具体涉及一种可高速成膜适用于太阳能电池的透明导电膜、并且可在不引起裂纹、破碎或者喷溅的状态下继续成膜的离子镀用片体、以及用于获得该离子镀用片体的氧化物烧结体。
背景技术
透明导电膜具有高的导电性和在可见光区域的高的透射率,因而被应用于太阳能电池、液晶显示元件、其它的各种受光元件的电极等。此外,也被用作汽车窗、建筑用的热线反射膜、抗静电膜,冷冻橱窗等中使用的各种防雾用的透明发热体。
在作为实用的透明导电膜而为人熟知的薄膜方面,存在有氧化锡(SnO2)类、氧化锌(ZnO)类、氧化铟(In2O3)类的薄膜。在氧化锡类方面,利用着包含锑作为掺杂剂的薄膜(ATO)、包含氟作为掺杂剂的薄膜(FTO);在氧化锌类方面,利用着包含铝作为掺杂剂的薄膜(AZO)、包含镓作为掺杂剂的薄膜(GZO)。然而,工业上最多利用的透明导电膜是氧化铟类。其中包含锡作为掺杂剂的氧化铟被称为ITO(氧化铟锡)膜,特别是容易获得低电阻的膜,因而被广泛利用。
低电阻的透明导电膜优选应用于:太阳能电池、液晶、有机电致发光以及无机电致发光等的表面元件、触摸面板等广泛的用途。作为上述的各种透明导电膜的制造方法,人们熟知的有溅射法、真 空蒸镀法或者离子镀法。
历来,在透明导电膜的形成技术方面,溅射法成为主流。溅射法是,在将蒸气压低的材料进行成膜之时、或在需要进行精密的膜厚控制之时有效的技术,操作非常简便,因而在工业上被广泛利用着。在溅射法中,使用溅射用靶作为薄膜的原料。靶是包含想成膜的薄膜的构成元素的固体材料,使用金属、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等的烧结体、或根据情况而使用单晶。在此方法中,一般使用真空装置,暂时制成为高真空后,导入稀有气体(氩等),在约10Pa以下的气压下,以基板作为阳极,以靶作为阴极,在它们之间引起辉光放电而产生氩等离子体,使等离子体中的氩阳离子冲撞于阴极的靶,将由此飞溅的靶成分的粒子堆积于基板上从而形成膜。
关于溅射法,根据氩等离子体的产生方法而分类,使用高频等离子体的溅射法称为高频溅射法,使用直流等离子体的溅射法称为直流溅射法。一般而言,直流溅射法与高频溅射法相比成膜速度快、电源设备廉价、成膜操作简单等,出于这些理由,因而在工业上广泛被利用着。
然而近年来,作为与直流溅射法相比较而言可形成同等以上的质量优良的透明导电膜的方法,离子镀法引人注目。离子镀法是,通过在10-3~10-2Pa左右的压力将由金属或者金属氧化物形成的被称作片体(或者丸粒)的原料进行电阻加热或者电子束加热而蒸发,进一步利用反应气体(氧)以及等离子体将蒸发物进行活化,然后堆积于基板的方法。特别是,使用了压力梯度型等离子体枪的离子镀法,由于利用大电流的直流电弧放电,因而具有可产生高密度的等离子体、试样的蒸发速度与以往的直流溅射法相比大这样的特点。历来,存在有因膜质分布、膜厚分布的不均匀而导致不易对大面积 基板进行均匀成膜的缺点,但例如,以专利文献1中的调整等离子体束入射的炉床(hearth)附近的磁场的技术而克服,可以对大面积基板进行均匀成膜。
关于用于形成透明导电膜的离子镀用片体,与溅射用靶同样地优选为氧化物烧结体,通过使用氧化物烧结体,从而可稳定地制造一定的膜厚、一定的特性的透明导电膜。但是,不同于溅射用靶,例如如非专利文献1中记载那样,为了避免由电子束加热导致的破损,因而使用70%左右的低的烧结密度的氧化物烧结体。在密度过高或者过低的情况下,在氧化物烧结体中容易发生裂纹、破碎,会导致破损。
另外,对于氧化物烧结体片体要求均匀地蒸发,优选的是,不使化学性结合稳定并且不易蒸发的物质与作为主相而存在的容易蒸发的物质共存。
另外,在通过离子镀法将作为蒸发材料(片体)的氧化物烧结体蒸发而离子化并且形成薄膜的方法中,存在有在加热时引起蒸发材料的喷溅,因飞散的粒子而在蒸镀膜中生成针孔缺陷这样的问题。喷溅是指以下那样的现象。即,在真空中对蒸发材料照射等离子体束、电子束而加热时,则蒸发材料在到达某个温度的时间点发生气化,以原子状态开始均匀的蒸发。喷溅是指,在此时,混入于均匀的蒸发气体以数μm~1000μm左右的可见尺寸的飞沫从蒸发材料飞出而冲撞于蒸镀膜的现象。引发此现象时,会因飞沫的冲撞而成为引发在蒸镀膜中引起针孔缺陷等的原因,不但损害蒸镀膜的均质性而且使得作为导电膜的性能显著劣化。
根据以上内容可以说,为了利用离子镀法形成ITO等氧化物的透明导电膜,重要的是使用一种氧化物片体,其在加热时不易引起蒸发材料的喷溅,不因飞散的粒子而在蒸镀膜产生针孔缺陷。
在专利文献2中记载着如下的主旨,为了提高光电动势元件的耐候性,有效的是,具备有包含具有(222)的取向同时具有两个X线衍射峰的氧化铟膜的透明导电膜,并且氧化铟膜的两个X线衍射峰包含低角侧的第1峰以及具有小于第1峰的峰强度的峰强度的高角侧的第2峰。进一步,在专利文献2中记载着如下的主旨,使用离子镀法,使用由包含约1~约5wt%的SnO2粉末的In2O3粉末的ITO烧结体形成的靶,从而可获得具有前述的X线衍射峰的透明导电膜。
这样地利用离子镀法,从而可形成作为光电动势元件即太阳能电池用途而言优异的透明导电膜。然而,在其另一方面,不同于溅射法中使用的靶,适于离子镀法的ITO氧化物烧结体未必能说已经被充分研究。
因此,本申请人在专利文献4中提出了,可利用离子镀法而形成在太阳能电池用途上优异的透明导电膜的蒸镀用ITO丸粒(或者亦称为片体)。在其中,记载了由以氧化铟为主要成分并且包含特定量的锡的氧化物烧结体构成,CIE1976表色系中的L*值为54~75这样的内容;由此可提供一种氧化物蒸镀材料以及使用该氧化物蒸镀材料而制造的透明导电膜,该氧化物蒸镀材料即使在成膜时导入的氧气量少的情况下,也可稳定地制造低电阻并且具有高的光透射性的透明导电膜。
另外,在专利文献3中记载着如下的主旨,提出蒸镀用ITO丸粒及其制造方法,作为即使照射高的功率的电子束也不会发生丸粒的破碎的蒸镀用ITO丸粒,优选为由相对密度为60%以上80%以下的ITO烧结体形成的蒸镀用ITO丸粒,该相对密度为60%以上80%以下的ITO烧结体通过将粉碎相对密度为90%以上的ITO烧结体而获得的粒径0.5mm以下的颗粒进行再次烧结从而获得。 在专利文献3中记载了通过使用暂时烧结了的颗粒、换言之为烧结性降低了的颗粒从而较低地控制两次的烧结体密度的主旨,但是没有提出通过一次的烧结来控制的技术,存在有成本变高的缺点。另外,在专利文献3中,仅通过降低ITO丸粒的烧结体密度,可能使得ITO丸粒不易因电子束照射而发生破损。
然而,实际上,不仅仅是降低烧结体密度,为了提高强度而必须进行烧结体组织的控制,但是在专利文献3、4中,没有记载其细节。
如以上那样,在以往的含有铟和锡的氧化物烧结体的制作技术方面,在蒸镀法或者离子镀法中,没有充分考虑防止裂纹、破碎、或者喷溅等这一情况。即,人们期望着提出一种可解决这些课题的含有铟和锡的氧化物烧结体,其具有比较低的烧结体密度并且具有充分的强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平08-232060号公报
专利文献2:日本特开2007-194447号公报
专利文献3:日本特开平11-100660号公报
专利文献4:日本特开2011-202246号公报
非专利文献
非专利文献1:「透明導電膜の技術(改訂2版)」、オーム社、2006年12月20日発行、p.243~250(“透明导电膜的技术(修订2版)”,Ohmsha,Ltd.,2006年12月20日发行,p.243~250)
发明内容
发明想要解决的问题
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种离子镀用片体、以及最适于获得其的氧化物烧结体,该离子镀用片体在以高的成膜速度成膜出最适于太阳能电池等设备的晶质的透明导电膜时,可防止裂纹、破碎或者喷溅。
用于解决问题的方案
本发明人为了解决上述问题,因而通过改变以氧化铟为主要成分并且含有锡作为添加元素的氧化物烧结体的构成相和组织以制作很多的氧化物烧结体试样,将其加工为氧化物片体并且利用离子镀法成膜出氧化物透明导电膜,详细地研究了该氧化物烧结体的构成相和组织对于成膜速度等制造条件、以及在离子镀时的裂纹、破碎或者喷溅的产生到底会造成什么样的影响。
其结果发现如下事实,以至完成本发明:(1)将以氧化铟为主要成分并且含有锡作为添加元素的氧化物烧结体中的锡含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.001~0.15,并且(2)上述氧化物烧结体由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于前述氧化物烧结体的锡含量(以下亦称为氧化物烧结体的平均锡含量)、该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,(3)将密度控制为3.4~5.5g/cm3的范围。在使用这样的氧化物片体时,则即使在通过增大形成透明导电膜之时的施加电力而提高了成膜速度的情况下,也可抑制以往发生的在离子镀时的裂纹、破碎或者喷溅的产生,其结果,可有效率且稳定地获得显示出低的电阻率和高的红外光透射率的晶质的透明导电膜。
即,本发明的第1发明提供一种氧化物烧结体,其以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.001~0.15,其特征在于,该氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体 的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.015以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3。
另外,本发明的第2发明提供一种氧化物烧结体,其以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且进一步含有从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素(M元素)作为添加元素,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.001~0.15,其特征在于,该氧化物烧结体由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,至少锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,至少锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn+M)原子数比计为0.015以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3。
另外,本发明的第3发明提供第1或2发明中的氧化物烧结体,其特征在于,锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.003~0.05。
另外,本发明的第4发明提供第2发明中的氧化物烧结体,其特征在于,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.003~0.05。
另外,本发明的第5发明提供第1或2发明中的氧化物烧结体,其特征在于,晶粒(A)的平均锡含量为4原子%以下,晶粒(B)的平均锡含量为25原子%以上。
另外,本发明的第6发明提供第1或2发明中的氧化物烧结体,其特征在于,在所述晶粒(A)以及晶粒(B)中固溶有锡,且该氧化物烧结体由方铁锰矿型结构的In2O3相构成。
另外,本发明的第7发明提供第1或2发明中的氧化物烧结体, 其特征在于,构成为,除了包含前述的晶粒(A)以及晶粒(B)之外,还包含由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)。
另外,本发明的第8发明提供第1或2发明中的氧化物烧结体,其特征在于,不包含由氧化锡相形成的晶粒(D)。
进一步,本发明的第9发明提供一种片体,其通过对第1~8发明中任一项发明的氧化物烧结体进行加工而获得。
发明的效果
关于本发明的含有铟和锡的氧化物烧结体,氧化物烧结体中的锡含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.001~0.15,该氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.015以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3,因而通过使用对该氧化物烧结体进行加工而得到的片体来获得氧化物透明导电膜时,即使提高成膜速度,也可抑制在离子镀时发生裂纹、破碎或者喷溅。由此,可使得以往的没有效率的工序向提高了成膜速度的成膜条件进行变化,可量产透明导电膜。
其结果,可有效率地获得最适用于太阳能电池等的含有铟和锡的透明导电膜,在工业上极其有用。
附图说明
图1,在通过EPMA对本发明的Sn/(In+Sn)原子数比计为0.09的氧化物烧结体的剖面进行了组织观察时获得的二次电子图像、以及晶粒的组成的面分析结果。
图2,表示在通过X线衍射对本发明的Sn/(In+Sn)原子数比 计为0.09的氧化物烧结体进行相鉴定而得到的结果的图表。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的氧化物烧结体、离子镀用片体及其制造方法进行详细说明。
1.氧化物烧结体
本发明的包含铟和锡的氧化物的氧化物烧结体存在如下的两种氧化物烧结体,即,具有特定的相结构、锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.001~0.15的氧化物烧结体(以下将其称为第一氧化物烧结体);以及除了含有铟和锡之外,还进一步含有M元素,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.001~0.15、M元素为从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素(以下,将其称为第二氧化物烧结体)。
如上述那样,以往,在由包含铟和锡的氧化物形成的透明导电膜的形成方面,主要提出了将溅射用靶作为要点的氧化物烧结体,但是关于离子镀法,对于成为离子镀法的材料的包含铟和锡的氧化物烧结体,没有充分研究该氧化物烧结体的构成相、组织或者密度的最优化等。因此,即使想要使用这样的氧化物烧结体并且利用离子镀法而获得氧化物透明导电膜,也无法抑制裂纹、破碎或者喷溅产生,不易稳定地以高速制造透明导电膜。本发明中,对于包含铟和锡的氧化物烧结体,从其构成相和组织的方面进行详细研究,弄清楚了其对氧化物透明导电膜的成膜速度造成的影响、以及对基于离子镀法进行成膜时的裂纹、破碎或者喷溅产生造成的影响。
1)第一氧化物烧结体
本发明的第一氧化物烧结体中,以氧化物的形式含有铟和锡, 锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.001~0.15,并且该氧化物烧结体由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.015以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3。
(a)组成
关于本发明的第一氧化物烧结体,锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计必需为0.001~0.15。锡的含量优选为0.002~0.10,更优选为0.003~0.05。而且,特别优选为0.005~0.03。如果处于此范围,则通过加工为离子镀用片体,从而可获得适于太阳能电池用途的具有低的电阻率和在近红外区具有高的透射率的晶质的透明导电膜。
在锡含量按照Sn/(In+Sn)原子数比不足0.001的情况下,在使用其形成的透明导电膜中,不生成最低限必需的载流子电子,故而不优选。另一方面,在氧化物烧结体的锡含量按照Sn/(In+Sn)原子数比超过0.15的情况下,在形成的晶质的透明导电膜中,过量的Sn作为杂质离子散乱中心而行动,因此反而电阻率变高,不优选。作为太阳能电池用的透明导电膜,由于近红外光的透射率是重要的,因而重要的是平衡良好地调整着载流子电子的浓度和迁移率,但是从该观点考虑,锡含量按照Sn/(In+Sn)原子数比优选为0.002~0.10,更优选为0.003~0.05。又,关于不可避免的杂质,如果是不会对上述特性造成影响的程度的量,例如500ppm以下的话,则也可包含一些。
(b)生成相及其形态
第一氧化物烧结体的组织主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B) 中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,有时会在其中包含由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)。
第一氧化物烧结体的晶粒仅由锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)构成时,则存在有烧结性变缺乏的倾向。如前述所示,对于离子镀用片体,为了避免例如由电子束加热导致的破损,因而相对于7g/cm3前后的理论密度而言,需要设为70%左右的低的烧结密度。通过将锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)进行增加,从而将烧结密度抑制于70%左右,因而在抑制裂纹、破碎或者喷溅中的破损的方面也有效。但是,仅通过锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上的由氧化铟相形成的晶粒(B),就存在有烧结体强度降低的问题。通过降低烧结体密度,从而可在某种程度上缓和由电子束加热导致的冲击,但是由于烧结体强度降低,因而无法将耐冲击性设为充分。专利文献3的蒸镀用ITO丸粒的氧化物烧结体正相当于此。
另一方面,在仅由锡的含量不足氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)构成的情况下,与仅设为锡的固溶量为氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)的情况相比较而言,存在有烧结性优异的优点。在此情况下,烧结体密度会成为超过前述的70%左右的高的值,但是另一方面,可提高烧结体强度。
在本发明中,考虑上述情况,关于本发明的第一氧化物烧结体,通过制成将锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)、以及锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)进行组合而得到的组织,由此,要解决问题。即,意图通过利用锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的由氧化铟相形成的晶粒(B)的烧结性缺乏这一点而将烧结密度控制为略低的70%左右,并且利用锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的由氧化铟相形成的 晶粒(A)的烧结性优异这一点而保持烧结体强度,从而提高离子镀用片体的性能。
因此,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn)原子数比计必须为0.015以上,优选为0.020以上,更优选为0.040以上。例如列举出:平均锡含量之差为0.015以上并且晶粒(A)的平均锡含量为0.010以下且晶粒(B)的平均锡含量为0.015以上的第一氧化物烧结体、晶粒(A)的平均锡含量为0.01以下且晶粒(B)的平均锡含量为0.03以上的第一氧化物烧结体、晶粒(A)的平均锡含量为0.03以下且晶粒(B)的平均锡含量为0.05以上的第一氧化物烧结体,以及晶粒(A)的平均锡含量为0.04以下且晶粒(B)的平均锡含量为0.10以上的第一氧化物烧结体等,并且可优选使用。
在主要由前述的晶粒(A)以及(B)形成的氧化物烧结体中,优选的是固溶有锡,且利用由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒构成。
在晶粒中,作为除了方铁锰矿型结构的In2O3相以外的相,也可含有包含锡酸铟化合物相的晶粒(C)。锡酸铟化合物是指,例如JCPDS卡片的01-088-0773中记载的In4Sn3O12化合物、或者类似的定比化合物(stoichiometric compound)。关于锡酸铟化合物相,与锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)同样地缺乏烧结性,因而可将烧结密度控制为略低的70%左右。又,关于锡酸铟化合物相,如果即使相对于化学计量组成而稍微产生组成偏差,即使其它的离子在一部分上置换,也维持该晶体结构即可。
在本发明的氧化物烧结体中,不优选包含由氧化锡相形成的晶粒(D),但是如果所含的由氧化锡相形成的晶粒(D)为少量,那么在稳定地成膜出晶质的透明导电膜的方面不构成妨碍。少量的由氧化锡相形成的晶粒(D)是指,例如在对EPMA的图像进行了解析的情 况下,相对于全部的晶粒的由氧化锡相形成的晶粒(D)、即、不存在铟而仅存在锡和氧的晶粒按照面积比为5%以下,将此设为指标。但是,包含由氧化锡相形成的晶粒(D)的情况下,在基于离子镀法的成膜中,膜特性自身与不包含由氧化锡相形成的晶粒(D)的情况下相比没有大的差异,但是产生成膜速度稍微降低的缺点。
(c)烧结体组织
本发明的氧化物烧结体具有在基于离子镀法而进行成膜之时不易引起裂纹、破碎或者喷溅的烧结体组织。
通过对以氧化物的方式含有铟和锡的氧化物烧结体进行加工,例如制成离子镀用片体的情况下,在该片体表面或者内部存在有锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)和锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)。其中,任一种晶粒粒径都不受特别限制。
在图1中,作为一个例子,列举出以按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.09的量包含了锡的氧化物烧结体,利用电子束显微分析仪(EPMA)对在其研磨后的破剖面上可观察的晶粒的组成进行点分析,将点分析得到的结果示出。由于是研磨面因而不易识别,但是图1中的由*1以及*2、*3以及*4标记了的晶粒是各不相同的晶粒。对各晶粒的由Sn/(In+Sn)表示的锡原子数比进行了调查,结果可知,*1、*3少于氧化物烧结体的平均锡含量,*2、*4在氧化物烧结体的平均锡含量以上。
如果是具有图1这样的组织的氧化物烧结体,那么如前所述,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)的烧结性优异,因而可提高烧结体的强度。同时地,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(B)的烧结性缺乏,因而可降低烧结体的密度,结果可确保耐冲击性。另外,关于晶粒粒径,在图1的结果中 虽然示出了1μm以上,但是基本上是即使改变条件,晶粒粒径也成为1μm以上的情况。
如反复叙述了的那样,明确可知:如果是前述那样的组织,那么对于抑制基于离子镀法的成膜中的裂纹、破碎或者喷溅而言有效。通过利用烧结性优异的锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)和烧结性缺乏的锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)这两种晶粒构成,从而可兼顾强度确保和烧结体密度调整(低密度化),抑制裂纹、破碎或者喷溅。在此情况下,通过将这两种晶粒进行组合,从而控制为密度3.4~5.5g/cm3的范围。优选的密度为4.5~5.1g/cm3的范围。
2)第二氧化物烧结体
本发明的第二氧化物烧结体是:在第一氧化物烧结体中,进一步以氧化物的形式含有从由钛、锆、铪、钼、以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素(M元素),锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.001~0.15的氧化物烧结体。
向以氧化铟为主要成分的透明导电膜中添加锡的情况下,生成载流子电子的效果极其高。然而,所生成的载流子电子的迁移率伴随着载流子电子浓度的增加而降低。载流子电子浓度低是指可获得在红外域中的高的透射率,对于太阳能电池等利用红外光的设备而言情况是良好的。
因此,在将本发明的透明导电膜特殊化为太阳能电池用途的情况下,重要的是确保必需的载流子电子浓度,且提高载流子电子的迁移率;其组成优选为锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.002~0.10,更优选为0.003~0.05。
作为可使载流子电子迁移率变高的元素,存在有钛、锆、铪、 钼、以及钨。
在此情况下,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比必需为0.001~0.15。锡的含量与M元素的含量的总和优选为0.002~0.10,更优选为0.003~0.05。在任一种M元素方面,都是在总含量少于0.001原子%的情况下,在以此为原料而形成的透明导电膜中,不生成最低限必需的载流子电子,故而不优选。另一方面,在任一种M元素方面,都是在原子数比超过0.15的情况下,在形成的晶质的透明导电膜中,过量的Sn以及M元素作为杂质离子散乱中心而行动,因此反而电阻率变高,变得难以用作太阳能电池的透明电极。
又,虽然与锡相比较而言载流子电子生成的效果稍差,但是硅、锗、锑、铋以及碲等其它元素作为不可避免的杂质而言如果为500ppm以下则也可包含。
关于本发明中的第二氧化物烧结体,其生成相、组织优选为与第一氧化物烧结体同样。即,其特征在于,其以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且进一步含有从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素(M元素)作为添加元素,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.001~0.15的氧化物烧结体,其中,该氧化物烧结体由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,至少锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,至少锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn+M)原子数比计为0.015以上,且该氧化物烧结体密度为3.4~5.5g/cm3。
又,关于从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的至少一种以上的金属元素(M元素),任一种都包含于:锡的含量 少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)、或者锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)。关于M元素,不论锡的含量是氧化物烧结体的平均锡含量的多少,均不会对氧化物烧结体的烧结性造成那样程度的影响。例如,关于锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A),即使含有M元素也在烧结性优异方面没有变化。同样地,关于锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B),即使含有M元素也在烧结性缺乏方面没有那样程度的变化。因此,关于M元素,可以含于锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)、或者可以含于锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B),也可含于两者。
在本发明的第二氧化物烧结体中,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn+M)原子数比计为0.015以上,优选为0.02以上,更优选为0.025以上。
进一步,列举出晶粒(A)的平均锡含量为0.010以下,晶粒(B)的平均锡含量为0.015以上的第二氧化物烧结体,另外,可特别优选使用晶粒(A)的平均锡含量为0.005以下,晶粒(B)的平均锡含量为0.02以上的第二氧化物烧结体。
即,关于第二氧化物烧结体,其为以氧化物的形式含有:铟和锡、以及从由钛、锆、铪、钼、以及钨组成的金属元素组中选出的至少一种以上的金属元素(M元素)的氧化物烧结体,其中,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.001~0.15,至少由锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)、以及至少锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)构成。这样地,通过利用烧结性优异的至少锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)和烧结性缺乏的至少锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)这两种晶粒构成,从 而可兼顾强度确保和烧结体密度调整(低密度化),抑制裂纹、破碎或者喷溅。
在此情况下,通过控制这些组合的两种晶粒的比率,从而控制为密度3.4~5.5g/cm3的范围。优选的密度为4.5~5.1g/cm3的范围。
又,与第一氧化物烧结体同样地,包含前述的晶粒(A)以及(B)的氧化物烧结体优选通过固溶有锡并且由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒构成,作为此外的相,也可含有包含锡酸铟化合物相的晶粒(C)。另外,不优选包含由氧化锡相形成的晶粒(D),这也与第一氧化物烧结体同样。
2.氧化物烧结体的制造方法
作为本发明的氧化物烧结体的原料,使用氧化铟粉末以及氧化锡粉末,或者进一步使用从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的至少一种以上的金属元素(M元素)的氧化物粉末。将这些粉末适当地混合、预烧、造粒以及成型,利用常压焙烧法将成型物烧结。或者将上述粉末进行造粒,通过热压法而成型以及烧结。常压烧结法是简便且工业上有利的方法并且是优选的手段,但是也可根据需要使用热压法。
1)常压烧结法
在本发明中,为了获得氧化物烧结体而使用常压烧结法的情况下,首先制作成型体。
制造第一氧化物烧结体的情况下,按照变成所希望的组成的方式,作为原料粉末,分别称量氧化铟粉末和氧化锡粉末。原料粉末的平均粒径优选为3μm以下,更优选为1.5μm以下。特别是,关于氧化铟,通过这样地控制平均粒径从而可确保充分的烧结性。其结果,利用锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A),从而确保适用于离子镀用片体的氧化物烧结体的必需充分的强度。
称量出的氧化铟粉末之中,首先将20~95重量%的氧化铟粉末和称量出的氧化锡粉末的总量放入树脂制罐,与分散剂、粘合剂(例如使用PVA)等一同地利用湿式球磨机、珠磨机等进行一次混合。混合时间优选为10小时以上,特别是优选为15小时以上。作为混合用球、珠,可使用硬质ZrO2球等陶瓷球。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而制成混合粉末。又,与氧化锡粉末混合的氧化铟粉末的量更优选为20~85重量%,进一步优选为30~75重量%,特别优选为40~65重量%。
在称量出的氧化铟粉末之中,与称量出的氧化锡粉末混合的氧化铟粉末的比例少于20重量%时,则存在有容易发生锡酸铟化合物相的问题。另外,氧化铟粉末超过95重量%时,则在后面形成的晶粒(A)的量变得过于多,因而可确保必需充分的强度,但是存在有不易将烧结密度控制为70%左右这样的问题。
关于所获得的一次混合粉末,通过预烧而形成锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)。关于预烧,利用气体流动型加热炉或者真空加热炉,在大气中、氧气气氛中或者真空中,在800℃以上1500℃以下的温度,实施10小时以上的热处理从而进行。例如在第一氧化物烧结体的情况下,利用预烧,从而在烧结之前促进锡向氧化铟中的固溶、或者锡酸铟化合物相的生成。又,作为预烧条件,更优选在900℃以上1400℃以下的温度进行12小时以上。
热处理温度小于800℃时,则存在有没有进行充分预烧的问题,变为超过1500℃的温度时,则存在有先进行烧结的问题。在该预烧的阶段,大半的粒子彼此是点接触的状态,没有充分结合。
另一方面,关于称量出的氧化铟粉末之中的剩余的氧化铟粉末(5~80重量%),经过其后的烧结等工序,形成锡的含量少于氧化物 烧结体的平均锡含量的晶粒(A)。关于该氧化铟粉末,可根据需要在与一次混合粉末同样的条件下预烧。通过将剩余的氧化铟粉末进行预烧,从而可在其后的烧结中抑制烧结本身的进行、或者锡向氧化铟中的固溶。并且,锡不同于钛等金属元素,本来,不易扩散于氧化铟。因此,即使剩余的氧化铟粉末是未预烧的,也在其后的烧结中,不易引起源自预烧得到的一次混合粉末的锡的固溶、或者锡酸铟化合物的生成。与此相对,钛等金属元素容易扩散到氧化铟,因而在未预烧的情况下,在其后的烧结中,容易固溶于剩余的氧化铟粉末。
即,在第二氧化物烧结体的情况下,关于共同添加的由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组的氧化物粉末,也可在预烧前的阶段添加于混合粉末、剩余的氧化铟粉末、或者两者中的任一者。
在经由以上的工序之后,将预烧物粉末和剩余的氧化铟粉末(未预烧粉末),利用与前述同样的方法,花费1~24小时而进行二次混合。关于所获得的二次混合粉末,进行过滤、干燥,然后造粒。混合时间不足,为1小时以下时,则在烧结后,晶粒(A)以及晶粒(B)容易发生集中,因而不优选。
其后,对于所获得的造粒粉末,利用单轴压机或者冷等静压机(cold isostatic press)施加4.9MPa(50kg/cm2)~196MPa(2000kg/cm2)左右的压力而成型,制成成型体。在该阶段,预烧后的点接触的粒子彼此变化为面接触。
上述预烧物粉末的平均粒径优选为3μm以下,更优选为1.5μm以下。特别是,氧化铟可通过这样地控制平均粒径而确保充分的烧结性。其结果,通过锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A),从而确保适用于离子镀用片体的氧化物烧结体的必需充分的强度。
在常压烧结法的烧结工序中,在存在氧气的气氛下在规定的温度范围加热。为了获得适用于离子镀用片体的氧化物烧结体,优选将成型体在存在氧气的气氛下,在1000~1500℃烧结10~30小时。更优选为在将氧气导入烧结炉内的大气的气氛下在1100~1400℃烧结。烧结时间优选为15~25小时。关于烧结温度,烧结温度相比于预烧之时优选为高温、长时间。其理由在于,使粉末粒子间的扩散进行活化,使烧结进行。
烧结温度过低时则不充分进行烧结反应。特别是为了获得密度3.4g/cm3以上的比较高密度的氧化物烧结体,优选为1000℃以上。另一方面,烧结温度超过1500℃时,则氧化物烧结体的密度超过5.5g/cm3。
关于烧结气氛,优选为存在氧气的气氛,如果是将氧气导入烧结炉内的大气的气氛,那么更加优选。通过在烧结时存在氧,从而可实现氧化物烧结体的高密度化。升温至烧结温度的情况下,为了防止烧结体的破碎,进行脱粘合剂,因而优选将升温速度设为0.2~5℃/分钟的范围。另外,也可根据需要,按照将不同的升温速度进行组合而升温至烧结温度的方式而进行。在升温过程中,出于使得脱粘合剂、烧结进行的目的,也可在特定温度保持一定时间。烧结后,在冷却时停止氧导入,到1000℃为止,优选设为0.2~10℃/分钟、0.2~5℃/分钟,特别优选以0.2℃~1℃/分钟的范围的降温速度进行降温。
2)热压法
在本发明中,在氧化物烧结体的制造中采用热压法的情况下,不同于常压烧结法,对于在预烧后获得了的二次混合粉末,在非活性气体气氛或真空中,在2.45~29.40MPa的压力下,在700~950℃以1~10小时进行成型并且烧结。关于热压法,与上述的常压烧结 法相比较而言,由于将原料粉末在不包含氧的还原气氛下成型、烧结,因而可减低烧结体中的氧含量。然而,在超过950℃的高温进行成型烧结时,则氧化铟被还原,成为金属铟而熔融,因而必须注意。
接着,列举出利用热压法而获得本发明的氧化物烧结体的情况下的制造条件的一个例子。关于原料粉末,出于与常压烧结法同样的原由,平均粒径优选为3μm以下,更优选为1.5μm以下。
与常压烧结法的情况同样地操作而进行预烧,然后获得二次混合粉末,从而获得造粒粉末。接着,将造粒出的混合粉末供粉到碳容器中利用热压法进行烧结。烧结温度设为700~950℃,压力设为2.45MPa~29.40MPa(25~300kgf/cm2),烧结时间设为1~10小时左右即可。热压中的气氛优选为氩等非活性气体中或者真空中。
3.离子镀用片体
将本发明的氧化物烧结体切断为规定的尺寸,对表面进行研磨加工而制成离子镀用片体。
离子镀用片体的密度为3.4~5.5g/cm3。低于3.4g/cm3时,则烧结体自身的强度差,因而即使对于轻微的局部的热膨胀也容易引起裂纹、破碎。密度超过5.5g/cm3时,则在投入等离子体束或者电子束时无法吸收在局部产生出的应力、变形,容易生成裂纹,不易进行高速成膜。优选的密度是3.8~5.3g/cm3,更优选的密度是4.5~5.1g/cm3。在本发明中,利用制造氧化物烧结体之时的密度调整(低密度化),从而在片体组织中存在有开口(空隙)部。
直径、厚度没有特别限制,但是必须是适合于所使用的离子镀装置的形状。一般而言常常使用圆柱形状,例如,优选为直径20~50mm、高度30~100mm左右的形状。
又,该离子镀用片体也可用作真空蒸镀用片体。
4.透明导电膜及其成膜方法
在本发明中,可使用通过对上述的氧化物烧结体进行加工而得到的离子镀用片体,在基板上,主要地形成晶质的透明导电膜。
作为基板,使用玻璃、合成石英、PET、聚酰亚胺等合成树脂、不锈钢板等,可根据用途而使用各种板或薄膜。特别是,由于需要在形成晶质的透明导电膜的情况下加热,因此需要是具有耐热性的基板。
在离子镀法中,为了提高透明导电膜的成膜速度,因而通常是提高投入的直流电力。如一直以来叙述的那样,关于本发明的第一和第二氧化物烧结体,由烧结性优异的锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)以及烧结性缺乏的锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)构成。
因此,兼顾了氧化物烧结体的强度和低密度,因而即使在提高了所投入的直流电力的情况下也可控制住裂纹、破碎或者喷溅。
1)基于离子镀法的成膜
在离子镀法中,使用离子镀用的片体(或者也称为丸粒)在基板上形成透明导电膜。关于离子镀用片体,使用的是通过对本发明的密度为3.4~5.5g/cm3的氧化物烧结体进行加工而获得的片体。
如前所述,在离子镀法中,对于成为蒸发源的片体照射基于电子束、电弧放电的热等时,则所照射的部分局部性地变为高温,蒸发粒子发生蒸发而堆积于基板。此时,利用电子束、电弧放电使得蒸发粒子发生离子化。在离子化的方法中,存在有各种各样的方法,但是使用了等离子体产生装置(等离子体枪)的高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)适于形成质量优良的透明导电膜。在此方法中,利用使用了等离子体枪的电弧放电。在内置于该等离子体枪的阴极与蒸发源的坩埚(阳极)之间维持电弧放电。利用磁场偏向将从阴极 释放出的电子导入于坩埚内,集中于装入到坩埚的片体的局部而进行照射。利用该电子束,使得粒子从局部性地变成高温的部分发生蒸发而堆积于基板。关于气化后的蒸发粒子、作为反应气体而导入的O2气体,在该等离子体内发生离子化以及活化,因而可制作质量优良的透明导电膜。
为了形成透明导电膜,优选使用包含非活性气体和氧、特别是包含氩和氧的混合气体。另外,优选将装置的腔室内设为0.1~3Pa,更优选设为0.2~2Pa的压力。
在本发明中,可不将基板加热而在室温下成膜,但是也可将基板加热至50~500℃,优选加热至150~400℃。例如,在适用于太阳能电池的透明电极的情况下,通过将基板温度维持于150~400℃,从而形成晶质的透明导电膜。
2)获得的透明导电膜
这样地,通过使用本发明的离子镀用片体,可利用离子镀法以比较高的速度将光学特性、导电性优异的非晶质或者晶质的透明导电膜成膜于基板上。
获得的透明导电膜的组成变为:与离子镀用片体大致相同的包含铟和锡的透明导电膜。在包含铟和锡的透明导电膜中,也可进一步包含从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素(M元素)。
膜厚因用途而不同,但是可制成10~1000nm。又,关于非晶质的透明导电膜,在非活性气体气氛下,在300~500℃加热10~60分钟,从而可制成晶质。
关于晶质的透明导电膜的电阻率,根据利用基于电阻率计的四探针法而测定出的表面电阻与膜厚的乘积来算出,优选为5.0×10-4Ω·cm以下,如果为3.0×10-4Ω·cm以下则更优选。又,即使 是非晶质,根据膜组成,也存在有电阻率显示为5.0×10-4Ω·cm以下的情况。关于该膜的生成相,由X线衍射测定来鉴定,基本上仅为氧化铟相。另外,关于透射率,可见光区域中的平均透射率显示为至少80%以上,在绝大多数情况下显示为85%以上。在太阳能电池的表面电极等的用途中也要求具有在红外域中的透射率,但通过使用本发明的离子镀用片体而形成的透明导电膜良好,例如在波长1200nm中,至少显示为透射率80%以上,优选显示为85%以上。并且,关于85%以上这样的高的透射率,在锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.03以下的透明导电膜的情况下可实现。
又,关于使用本发明的离子镀用片体而形成的晶质或者非晶质的透明导电膜,即使利用蒸镀法也可同样地形成。
实施例
以下使用实施例、比较例而具体示出本发明,但本发明不受其任何限定。
(氧化物烧结体的评价)
关于所获得的氧化物烧结体的密度,使用边角料,利用阿基米德法测定出。关于氧化物烧结体的生成相,将残剩碎料的一部分粉碎,利用X线衍射测定(Philips公司制X‘pertPRO MPD)以及TEM观察(Hitachi High-Technologies Corporation制HF-2200)进行了鉴定。
另外,使用粉末的一部分,基于ICP发射分光法进行了氧化物烧结体的组成分析。进一步,使用EPMA(日本电子公司制JXA-8100),进行了氧化物烧结体的组织观察以及面分析。
(片体的评价)
为了调查离子镀中的片体的放电稳定性,观察了直到10个片 体变为不能使用为止的期间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题。在表2中,如果不引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,则记载为“没有”,如果在成膜时间内引起问题,则记载为“有”。
(透明导电膜的基本特性评价)
利用ICP发射分光法而调查了所获得的透明导电膜的组成。关于透明导电膜的膜厚,由表面粗糙度计(Tencor公司制Alpha-Step IQ)测定出。关于成膜速度,根据膜厚和成膜时间而算出。关于膜的电阻率,根据利用基于电阻率计(Dia Instruments Co.,Ltd.制Loresta EP MCP-T360型)的四探针法测定出的表面电阻与膜厚的乘积而算出。关于膜的透射率,利用分光光度计(日本分光公司制V-570)来测定。关于膜的生成相,与氧化物烧结体同样,通过X线衍射测定而鉴定。
(实施例1)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末以及氧化锡粉末设为原料粉末。对于各个粉末,按照锡含量按Sn/(In+Sn)原子数比计为0.09的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的30重量%和氧化锡粉末的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在1250℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末,处理为未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加9.8MPa的压力,成型为片体形状。关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在1250℃的烧结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止氧导入,以10℃/分钟降温至1000℃。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认了,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。即,关于氧化物烧结体的平均锡含量,与原料粉末的称量时的装料组成是大致相同的。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.94g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据烧结体剖面的点分析的结果明显可知,如图1所示那样,存在有锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(照片中*1或者*3)和锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(照片中*2或者*4)。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
又,*1为In:97.2at%以及Sn:2.8at%,*2为In:71.6at%以及Sn:28.4at%,*3为In:97.0at%以及Sn:3.0at%,*4为In:75.7at%以及Sn:24.3at%。即,晶粒(A)的平均组成为In:97.1at%、Sn:2.9at%,晶粒(B)的平均组成为In:73.6at%、Sn:26.4at%。由此,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.235。
根据表1、2所示的结果明显可知,获得的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3。
接着,利用X线衍射测定对所获得的氧化物烧结体进行了相鉴定。图2示出测定结果。关于所获得的氧化物烧结体,根据上述 的EPMA的结果,预想了由方铁锰矿型结构的In2O3相(●)与锡酸铟化合物的In4Sn3O12相(◆)构成,但是两者的衍射峰位置重叠因而无法断定。因此,实施TEM观察,根据电子束衍射图而调查,结果确认了存在有方铁锰矿型结构的In2O3相和锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的晶粒。
根据以上的分析结果可总结出,本实施例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒与由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)中的任一者。
其后,对该氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。作为离子镀装置,使用了可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置。在成膜腔室中,设置着低电压(约70V)、大电流(250A)的电弧等离子体产生装置和装入原料(片体)的坩埚。关于从等离子体产生装置内的阴极表面释出了的热电子,通过由磁场引导而向腔室内释出,集中于坩埚内的片体而进行照射。关于电弧放电,利用从阴极的极近旁导入的Ar气而维持在阴极和阳极(坩埚)之间。向腔室内导入Ar与O2的混合气体,真空度为4×10-2Pa。为了调查片体的放电稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止的期间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为1.7×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率超过了85%,但是波长1200nm的透射率低于了80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(实施例2)
锡含量按由Sn/(In+Sn)表示的原子数比成为0.008的方式称量了原料粉末,以及将与氧化锡粉末总量混合的氧化铟粉末的比例设为全部氧化铟粉末的50重量%,除此以外,通过与实施例1同样的方法制作出氧化物烧结体,进一步制作出离子镀用片体。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.88g/cm3。
接着,与实施例1同样地,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)与锡的固溶量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.7at%、Sn:0.3at%,晶粒(B)的平均组成为In:98.2at%、Sn:1.8at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.015。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,基于X线衍射测定以及TEM观察而进行了氧化物烧结体的相鉴定。其结果,所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本实施例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧 化物烧结体的平均锡含量以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察直到10个片体变为不能使用为止的期间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.8×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过85%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(实施例3)
锡含量按由Sn/(In+Sn)表示的原子数比成为0.019的方式称量了原料粉末、以及将与氧化锡粉末总量混合的氧化铟粉末的比例设为全部氧化铟粉末的50重量%,除此以外,通过与实施例1同样的方法制作出氧化物烧结体,进一步制作出离子镀用片体。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.95g/cm3。
接着,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相。与实施例1 同样地,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)与锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.4at%、Sn:0.6at%,晶粒(B)的平均组成为In:95.4at%、Sn:4.6at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.04。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,基于X线衍射测定以及TEM观察而进行了氧化物烧结体的相鉴定。其结果,所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本实施例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止的期间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导 电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.6×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过85%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(实施例4)
按照锡含量按由Sn/(In+Sn)表示的原子数比成为0.031的方式称量了原料粉末,以及将与氧化锡粉末总量混合的氧化铟粉末的比例设为全部氧化铟粉末的50重量%,除此以外,通过与实施例1同样的方法制作出氧化物烧结体,进一步制作出离子镀用片体。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.95g/cm3。
接着,与实施例1同样地,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.0at%、Sn:1.0at%,晶粒(B)的平均组成为In:92.6at%、Sn:7.4at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.064。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,基于X线衍射测定以及TEM观察而进行了氧化物烧结体的相鉴定。其结果,所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本实施例的氧 化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止的期间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.0×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(实施例5)
锡含量按由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.046的方式称量了原料粉末,以及将与氧化锡粉末总量混合的氧化铟粉末的比例设为全部氧化铟粉末的20重量%,除此以外,通过与实施例1同样的方法制作出氧化物烧结体,进一步制作出离子镀用片体。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认了,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧 化物烧结体的密度,结果为5.02g/cm3。
接着,与实施例1同样地,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。此时的晶粒(A)的平均组成为In:98.5at%、Sn:1.5at%,晶粒(B)的平均组成为In:77.9at%、Sn:22.1at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.206。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,基于X线衍射测定以及TEM观察而进行了氧化物烧结体的相鉴定。其结果确认为,所获得的氧化物烧结体由方铁锰矿型结构的In2O3相和锡酸铟化合物的In4Sn3O12相构成。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本实施例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒与由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)中的任一者。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没 有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为1.4×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率超过了85%,但是波长1200nm的透射率低于了80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(实施例6)
锡含量按由Sn/(In+Sn)表示的原子数比成为0.07的方式称量了原料粉末,以及将与氧化锡粉末总量混合的氧化铟粉末的比例设为全部氧化铟粉末的50重量%,除此以外,通过与实施例1同样的方法制作出氧化物烧结体,进一步制作出离子镀用片体。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.94g/cm3。
接着,与实施例1同样地,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。此时的晶粒(A)的平均组成为In:97.7at%、Sn:2.3at%,晶粒(B)的平均组成为In:83.8at%、Sn:16.2at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.139。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,基于X线衍射测定以及TEM观察而进行了氧化物烧结 体的相鉴定。其结果确认为,所获得的氧化物烧结体由In2O3相和锡酸铟化合物的In4Sn3O12相构成。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本实施例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒、与由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)中的任一个。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止的期间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为1.9×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率超过了85%,但是波长1200nm的透射率低于了80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(实施例7)
按照锡含量由Sn/(In+Sn)表示的原子数比成为0.14的方式称量了原料粉末,以及将与氧化锡粉末总量混合的氧化铟粉末的比例 设为全部氧化铟粉末的50重量%,除此以外,通过与实施例1同样的方法制作出氧化物烧结体,进一步制作出离子镀用片体。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.85g/cm3。
接着,与实施例1同样地,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有:锡的固溶量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒和锡的固溶量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒。此时的晶粒(A)的平均组成为In:95.5at%、Sn:4.5at%,晶粒(B)的平均组成为In:69.4at%、Sn:30.6at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.261。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。确认为,氧化物烧结体由方铁锰矿型结构的In2O3相以及锡酸铟化合物的In4Sn3O12相构成。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本实施例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且该氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒与由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)中的任一者。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀 法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止的期间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体后,实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为3.5×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率超过了85%,但是波长1200nm的透射率低于了80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(实施例8)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末以及氧化锡粉末设为原料粉末。对于各个粉末,按照锡含量按Sn/(In+Sn)原子数比成为0.037的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的75重量%和氧化锡粉末的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在1250℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末,处理为未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加9.8MPa的压力,成型为片体形状。关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5 升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在1250℃的烧结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止氧导入,以10℃/分钟降温至1000℃。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。即,关于氧化物烧结体的平均锡含量,与原料粉末的称量时的装料组成是大致相同的。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.87g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。此时的晶粒(A)的平均组成为In:98.8at%、Sn:1.2at%,晶粒(B)的平均组成为In:93.6at%、Sn:6.4at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差由Sn/(In+Sn)表示的原子数计比为0.052。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本实施例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行,直到片体变为不能使用为止。关于 离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止的期间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为1.9×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率超过了85%,但是波长1200nm的透射率都低于了80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(实施例9)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末、氧化锡粉末以及氧化钛粉末设为原料粉末,对于各个粉末,按照锡含量按Sn/(In+Sn+Ti)原子数比计为0.008、钛含量按Ti/(In+Sn+Ti)原子数比计为0.008的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的50重量%与氧化锡粉末以及氧化钛的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐中,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在1250℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末,处理为未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加9.8MPa的压力,成型为片体形状。 关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在1250℃的烧结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止氧导入,以10℃/分钟降温至1000℃。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为5.02g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,至少存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。另外明显可知,钛共存于存在有锡的晶粒。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.4at%、Sn:0.3at%、以及Ti:0.3at%,晶粒(B)的平均组成为In:94.1at%、Sn:3.0at%、以及Ti:2.9at%。即,关于晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差,按照由Sn/(In+Sn+Ti)表示的原子数比计为0.027。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,关于本实施例的氧化物烧结体,至少主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度 为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止的期间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.1×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过85%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡以及钛固溶于氧化铟相。
(实施例10)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末、氧化锡粉末以及氧化锆粉末设为原料粉末,对于各个粉末,按照锡含量按Sn/(In+Sn+Zr)原子数比计为0.008、锆含量按Zr/(In+Sn+Zr)原子数比计为0.008的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的50重量%与氧化锡粉末以及氧化锆的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在1250℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末,处理为 未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加9.8MPa的压力,成型为片体形状。关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在1250℃的烧结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止氧导入,以10℃/分钟降温至1000℃。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认有,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.81g/cm3。
接着,基于X线衍射测定而进行了氧化物烧结体的相鉴定。确认了,氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成。没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相。基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,至少存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。另外明显可知,锆共存于存在有锡的晶粒。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.5at%、Sn:0.3at%、以及Zr:0.2at%,晶粒(B)的平均组成为In:94.0at%、Sn:2.9at%、以及Zr:3.1at%。即,关于晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差,按照由Sn/(In+Sn+Zr)表示的原子数比计为0.026。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结 体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,关于本实施例的氧化物烧结体,至少主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.5×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过85%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡以及锆固溶于氧化铟相。
(实施例11)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末、氧化锡粉末以及氧化铪粉末设为原料粉末,对于各个粉末,按照锡含量按Sn/(In+Sn+Hf)原子数比计为0.008、铪含量按Hf/(In+Sn+Hf)原子数比计 为0.008的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的50重量%与氧化锡粉末以及氧化铪的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在1250℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末,处理为未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加9.8MPa的压力,成型为片体形状。关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在1250℃的烧结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止氧导入,以10℃/分钟降温至1000℃。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.95g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。另外明显可知,铪共存于存在有锡的晶粒。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.4at%、Sn:0.4at%、以及Hf:0.2at%,晶粒(B)的平均组成为In:93.9at%、Sn:3.1at%、以及Hf:3.0at%。即, 关于晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差,按照由Sn/(In+Sn+Hf)表示的原子数比计为0.027。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,关于本实施例的氧化物烧结体,至少主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎、或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.4×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过85%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡以及铪固溶于氧化铟相。
(实施例12)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末、氧化锡粉末以及氧化钨粉末设为原料粉末,对于各个粉末,按照锡含量按Sn/(In+Sn+W)原子数比计为0.008、钨含量按W/(In+Sn+W)原子数比计为0.008的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的50重量%与氧化锡粉末以及氧化钨的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在1250℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末,处理为未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加9.8MPa的压力,成型为片体形状。关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在1250℃的烧结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止氧导入,以10℃/分钟降温至1000℃。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.67g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平 均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。另外明显可知,钨共存于存在有锡的晶粒。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.6at%、Sn:0.3at%、以及W:0.1at%,晶粒(B)的平均组成为In:93.6at%、Sn:3.1at%、以及W:3.4at%。即,关于晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差,按照由Sn/(In+Sn+W)表示的原子数比计为0.028。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,关于本实施例的氧化物烧结体,至少主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.1×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过85%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡以及钨固溶于氧化铟相。
(实施例13)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末、氧化锡粉末、氧化钛粉末以及氧化钼粉末设为原料粉末,对于各个粉末,按照锡含量按Sn/(In+Sn+Ti+Mo)原子数比计为0.006、钛含量按Ti/(In+Sn+Ti+Mo)原子数比计为0.006、以及钼含量按Mo/(In+Sn+Ti+Mo)原子数比计为0.006的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的50重量%与氧化锡粉末以及氧化钛的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在1250℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末和氧化钼粉末,处理为未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加9.8MPa的压力,成型为片体形状。关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在1250℃的烧结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止氧导入,以10℃/分钟降温至1000℃。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析, 结果确认了,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.74g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上。另外明显可知,钛以及钼中存在锡。此时的晶粒(A)的平均组成为In:98.4at%、Sn:0.2at%、Ti:1.4at%、以及Mo:0.3%,晶粒(B)的平均组成为In:95.9at%、Sn:2.3at%、Ti:0.2%、以及Mo:1.8%。即,关于晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差,按照由Sn/(In+Sn+Ti+Mo)表示的原子数比计为0.021。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,关于本实施例的氧化物烧结体,至少主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为 了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.4×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过85%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡、钛以及钼固溶于氧化铟相。
(实施例14)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末以及氧化锡粉末设为原料粉末。关于各个粉末,按照锡含量按Sn(In+Sn)原子数比计为0.008的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的60重量%和氧化锡粉末的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在1000℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末,处理为未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加4.9MPa的压力,成型为片体形状。关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在1000℃的烧 结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止氧导入,以10℃/分钟降温至1000℃。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为3.44g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.8at%、Sn:0.2at%,晶粒(B)的平均组成为In:98.2at%、Sn:1.8at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.016。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,在本实施例的氧化物烧结体中,主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为 了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.2×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过85%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(实施例15)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末以及氧化锡粉末设为原料粉末。关于各个粉末,按照锡含量按Sn(In+Sn)原子数比计为0.008的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的20重量%和氧化锡粉末的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在1450℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末,处理为未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加4.9MPa的压力,成型为片体形状。关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在1450℃的烧 结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止氧导入,以10℃/分钟降温至1000℃。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为5.49g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,如表1、2所示,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.7at%、Sn:0.3at%,晶粒(B)的平均组成为In:95.6at%、Sn:4.4at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.041。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,本实施例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为 了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为1.9×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过85%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(实施例16)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末以及平均粒径3μm的氧化锡粉末设为原料粉末,以及在获得一次混合粉末以及二次混合粉末的工序中,将在湿式球磨机中的混合时间设为8小时,除此以外,通过与实施例1同样的方法制作出氧化物烧结体,进一步制作出离子镀用片体。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.33g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。此时的晶粒(A)的平均组成为In:97.1at%、Sn:2.9at%,晶粒(B)的平均组成为In:70.8at%、Sn:29.3at%。即,晶粒(A)与晶 粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.264。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,基于X线衍射测定以及TEM观察而进行了氧化物烧结体的相鉴定。其结果确认为,关于所获得的氧化物烧结体,通过由方铁锰矿型结构的In2O3相、锡酸铟化合物的In4Sn3O12相、以及稍稍包含的氧化锡相形成的晶粒构成。
根据以上的分析结果确认了,如表1、2所示,本实施例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒、由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)、以及稍稍包含的由氧化锡相形成的晶粒(D)之中的任一者。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。判明为,此时也没有引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是与实施例1相比较而言成膜速度降低为95%。又,确认为,获得了的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为比实施例1稍高的2.2×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率超过了85%,但是波长1200nm的透射率低于了80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(比较例1)
按照锡含量按由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.0005的方式称量了原料粉末,以及将与氧化锡粉末总量混合的氧化铟粉末的比例设为全部氧化铟粉末的5重量%,除此以外,通过与实施例1同样的方法制作出氧化物烧结体,进一步制作出离子镀用片体。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.52g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有锡的固溶量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒和锡的固溶量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒。关于此时的晶粒(A)的平均组成,Sn为检测极限以下因而为In:100at%,晶粒(B)的平均组成为In:98.4at%、Sn:1.6at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.016。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本比较例的氧 化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为6.1×10-4Ωcm,超过了5.0×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(比较例2)
按照锡含量按由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.19的方式称量了原料粉末,以及将与氧化锡粉末总量混合的氧化铟粉末的比例设为全部氧化铟粉末的50重量%,除此以外,通过与实施例1同样的方法制作出氧化物烧结体,进一步制作出离子镀用片体。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析, 结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为4.85g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上。此时的晶粒(A)的平均组成为In:93.9at%、Sn:6.1at%,晶粒(B)的平均组成为In:59.9at%、Sn:40.1at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.34。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,基于X线衍射测定以及TEM观察而进行了氧化物烧结体的相鉴定。其结果确认为,所获得的氧化物烧结体由方铁锰矿型结构的In2O3相以及锡酸铟化合物的In4Sn3O12相构成。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本比较例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒与由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)中的任一者。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为 不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题,但是没有引起特别成为问题的现象。
更换为新品的片体,然后实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为9.7×10-4Ωcm,超过了5.0×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率超过了80%,但是波长1200nm的透射率低于了80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(比较例3)
将称量出的氧化铟粉末的总量和氧化锡粉末的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,利用湿式球磨机而混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末,以及将该一次混合粉末直接地造粒,从而供给于成型、烧结,除此以外,利用与实施例4同样的组成以及方法而制作出氧化物烧结体,进一步制作出离子镀用片体。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认了,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为5.01g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,关于包含In2O3相的各晶粒的锡的固溶量,与氧化物烧结体的平均锡含量同等。即,在晶粒间,组成差异大致没有(全部为晶粒(B)),其平均组成为In:96.7at%、Sn:3.3at%。又,任一个晶粒的粒径都超过 了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本比较例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题。在通常的使用状况中,在到达设想为片体变得不能使用的成膜时间以前,10个片体之中3个发生了破碎。对破碎的发生状况进行了调查,结果是伴随着成膜时间的经过,在片体的多个部位发生裂纹,最终地破碎而不能继续放电。
使用没有破碎的片体而实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.0×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过 80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(比较例4)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末以及氧化锡粉末设为原料粉末。关于各个粉末,按照锡含量按Sn/(In+Sn)原子数比计为0.003的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的50重量%和氧化锡粉末的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在900℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末,处理为未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加4.9MPa的压力,成型为片体形状。关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在900℃的烧结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止了氧导入。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧化物烧结体的密度,结果为3.27g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶 粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.9at%、Sn:0.1at%,晶粒(B)的平均组成为In:99.0at%、Sn:1.0at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.01。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本比较例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题。在通常的使用状况中,在到达设想为片体变得不能使用的成膜时间以前,10个片体之中4个发生了破碎。对破碎的发生状况进行了调查,结果是伴随着成膜时间的经过,在片体的多个部位发生裂纹,最终地破碎而不能继续放电。
使用没有破碎的片体而实施了成膜。基板使用Corning公司 7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为3.2×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
(比较例5)
将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末以及氧化锡粉末设为原料粉末。关于各个粉末,按照锡含量按Sn/(In+Sn)原子数比计为0.008的方式进行了称量。将其中氧化铟粉末的15重量%和氧化锡粉末的总量与水、分散剂等一同放入树脂制罐,用湿式球磨机进行了混合。此时,使用硬质ZrO2球,将混合时间设为18小时。混合后,取出浆料,进行过滤、干燥而获得了一次混合粉末。接着,在烧结炉中将一次混合粉末以1℃/分钟的速度升温,在900℃、10小时的条件下预烧。关于剩余的氧化铟粉末,处理为未预烧。接着,将这些预烧粉末和未预烧粉末再次用湿式球磨机进行了混合。混合后,将浆料过滤、干燥而制成了二次混合粉末。接着,将该二次混合粉末进行了造粒。接着,将造粒粉末填充于成型模型,使用单轴压机而施加4.9MPa的压力,成型为片体形状。关于片体,按照烧结后的尺寸成为直径30mm、高度40mm的方式预先成型。
接着,如以下那样烧结了成型体。在以每0.1m3炉内容积为5升/分钟的比例将氧导入烧结炉内的大气的气氛下,在1450℃的烧结温度烧结了20小时。此时,以1℃/分钟进行升温,在烧结后的冷却之时停止了氧导入。
利用ICP发射分光法对所获得的氧化物烧结体进行组成分析,结果确认为,与原料粉末的称量时的装料组成大致相同。测定了氧 化物烧结体的密度,结果为5.96g/cm3。
接着,基于EPMA而进行了氧化物烧结体的组织观察以及晶粒的组成分析。根据元素分布的面分析的结果明显可知,存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。此时的晶粒(A)的平均组成为In:99.7at%、Sn:0.3at%,晶粒(B)的平均组成为In:94.3at%、Sn:5.7at%。即,晶粒(A)与晶粒(B)的平均锡含量之差按照由Sn/(In+Sn)表示的原子数比计为0.054。又,任一个晶粒的粒径都超过了大致1μm。
接着,进行了基于X线衍射测定以及TEM观察的氧化物烧结体的相鉴定。所获得的氧化物烧结体仅由方铁锰矿型结构的In2O3相构成,没有确认出锡酸铟化合物的In4Sn3O12相的存在。
根据以上的分析结果总结出,如表1、2所示,本比较例的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒。
对氧化物烧结体进行加工而制成片体,将基于离子镀法的使用了等离子体枪的放电继续进行直到片体变为不能使用为止。关于离子镀装置,与实施例1同样,使用可实施高密度等离子体辅助蒸镀法(HDPE法)的反应性等离子体蒸镀装置,同样地进行了放电。为了调查片体的成膜稳定性,具体而言,观察了直到10个片体变为不能使用为止之间,是否引起裂纹、破碎或者喷溅等问题。在通常的使用状况中,在到达设想为片体变得不能使用的成膜时间以前的较初期,10个片体之中5个发生了破碎。对破碎的发生状况进行 了调查,结果是伴随着成膜时间的经过,在片体的多个部位发生裂纹,最终地破碎而不能继续放电。
使用没有破碎的片体而实施了成膜。基板使用Corning公司7059基板,将基板温度设为300℃,形成了膜厚200nm的透明导电膜。确认了所获得的透明导电膜的组成与片体大致相同。
测定了膜的电阻率,结果为2.9×10-4Ωcm。另外,测定了透射率,结果为可见光平均透射率以及波长1200nm的透射率都超过80%。通过X线衍射测定而调查了膜的结晶性,结果确认为,是仅包含氧化铟相的晶质的膜,锡固溶于氧化铟相。
表1

表2

“评价”
关于实施例1~8的氧化物烧结体,根据本发明,将平均粒径1.5μm以下的氧化铟粉末以及氧化锡粉末用作原料粉末,以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.001~0.15。
其中,在实施例1~7中,在按照成为规定的组成的方式称量出的氧化铟粉末以及氧化锡粉末之中,将包含氧化铟粉末的50重量%与氧化锡粉末的总量的一次混合粉末进行预烧,将所获得的预 烧粉末与由剩余的氧化铟粉末形成的未预烧粉末进一步混合而获得二次混合粉末,使用该二次混合粉末进行制作。由此,根据表1、2所示的结果可知,在任一个氧化物烧结体中,都存在有晶粒(A)和晶粒(B),该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。又,在实施例1~7之中,在实施例2~4中,仅存在有由固溶有锡的方铁锰矿型结构的氧化铟相形成的晶粒,不存在由锡酸铟化合物相的In4Sn3O12相形成的晶粒(C)。另一方面,在实施例1和5~7中存在两者。确认为,实施例1~7的氧化物烧结体的密度为4.8~5.0g/cm3的范围内,理论比密度为70%左右,虽未必高,但是在利用离子镀法进行成膜时不引起裂纹、破碎或者喷溅。可以说,这样地,即使构成氧化物烧结体的晶粒的相变得不同,关于实施例1~7的氧化物烧结体,主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,从而即使烧结体密度低,也具有可耐受基于离子镀法的成膜中的热冲击、热膨胀的强度。
在实施例8中,将预烧粉末中使用的氧化铟粉末设为75重量%,但也确认了:即使在该情况下,由于由与实施例2~4同样的晶粒构成,因而即使是烧结体密度4.87g/cm3,也在利用离子镀法进行成膜时不引起裂纹、破碎或者喷溅,具有充分的强度。
明显可知,在实施例1~8中,具有锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.001~0.15的组成的透明导电膜显示出5.0×10-4Ω·cm以下的低的电阻率。进一步,具有锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.003~0.04的范围的组成的实施例2~4的透明导电膜显示3.0×10-4Ω·cm以下的低的电阻率,并且波长1200nm的透射率显示为80%以上,作为太阳能电池用透明电极而言十分有 用。
与此相对,在比较例1和2中,锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比而偏离出0.001~0.15,变为0.0005或者0.19,因而虽然可获得具有与实施例1~8同样的结构以及组织的氧化物烧结体,但是电阻率超过5.0×10-4Ω·cm,因而不易适用于太阳能电池的表面电极等。
另外,在比较例3中,不同于实施例1~8,将包含称量出的氧化铟的总量和氧化锡的总量的混合粉末,不进行预烧等,直接地使用而制作出氧化物烧结体。因此,在氧化物烧结体中,仅包含有由锡含量是与氧化物烧结体的平均锡含量同等的方铁锰矿型结构的氧化铟相形成的晶粒。即,没有本发明的下述特征,即,主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上。其结果,即使是烧结体密度与实施例1~8同等,强度也不足,因而结果是在利用离子镀法进行成膜时引起了裂纹、破碎或者喷溅。
在实施例9~13的氧化物烧结体中,以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且进一步含有从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素(M元素)作为添加元素,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.001~0.15。这样地,在除了锡之外还添加了M元素的氧化物烧结体中,也与实施例1~8同样地,通过主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,从而兼顾理论比密度70%左右的低密度和强度,结果是获得了在利用离子镀法进行成膜时抑制裂纹、破碎或者喷溅的效果。
在实施例14以及15中,虽然氧化物烧结体的密度为本发明的容许范围、即3.4~5.5g/cm3的下限以及上限附近,但是确认为,即使在此情况下,也在利用离子镀法进行成膜时不引起裂纹、破碎或者喷溅,具有充分的强度。
与此相对,在比较例4和5中,氧化物烧结体的密度为本发明的容许范围之外,因而密度过低而强度不足,或者相反地密度过高而热冲击性弱,或者晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn)原子数比低于0.015等等,基于这些理由,结果是以高的概率,在片体上利用离子镀法进行成膜时引起了裂纹、破碎、喷溅。
另外,在实施例16中,将平均粒径为3μm这样比较大的氧化锡粉末用作原料粉末,进一步,获得一次混合粉末或者二次混合粉末之时的基于球磨机的混合时间比实施例1~8缩短。作为其结果,所获得的氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3的范围,并且晶粒(A)以及(B)固溶有锡,且是由方铁锰矿型结构的In2O3相形成的晶粒、由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)、以及稍稍包含的由氧化锡相形成的晶粒(D)之中的任一者。其中,确认有:关于由氧化锡相形成的晶粒(D),在利用离子镀法进行成膜中,造成成膜速度的稍微降低,但是虽然在利用离子镀法进行成膜时作为裂纹、破碎或者喷溅的原因而受人担心,但是是极其微小的量,因此不会导致那样的现象,实质上不构成问题。并且确认有,成为成膜速度降低的主要原因。
又,在实施例1~16中确认有:晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.015以上。即,确认有:如 前述那样控制片体,这有助于在基于离子镀法的成膜中抑制裂纹、破碎、喷溅的效果。
产业上的可利用性
本发明是一种氧化物烧结体、以及对其进行加工而得到的离子镀用片体,该氧化物烧结体含有铟和锡,主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该锡晶粒(A)中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒(B)中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.015以上,且氧化物烧结体的密度为3.4~5.5g/cm3,并且在基于离子镀法的氧化物透明导电膜的成膜中,可在不引起裂纹、破碎或者喷溅的状态下使用。该透明导电膜,作为太阳能电池的表面电极,在工业上极其有用。另外,也可优选应用于利用比较低的电阻率、红外域中的高透射率的波导型光控制元件、使用了液晶的光调变元件等光通信用设备中,进一步也可优选应用于液晶面板、等离子体显示器、LED元件、有机EL、无机EL、或者电子纸等功能元件中。

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380040279.X(22)申请日 2013.07.312012-170148 2012.07.31 JPC04B 35/00(2006.01)C23C 14/24(2006.01)(71)申请人 住友金属矿山株式会社地址 日本东京都(72)发明人 中山德行(74)专利代理机构 北京三幸商标专利事务所( 普通合伙 ) 11216代理人 刘激扬(54) 发明名称氧化物烧结体以及对其进行加工而得到的片体(57) 摘要本发明提供一种离子镀用片体以及氧化物烧结体,该氧化物烧结体以用于获得该离子镀用片体的氧化铟为主要成分并且含有特定量的锡作。

2、为添加元素,该离子镀用片体可高速成膜适用于太阳能电池的透明导电膜并且可在不引起裂纹、破碎或者喷溅的状态下继续成膜。本发明提供一种氧化物烧结体等,该氧化物烧结体以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且锡的含量按照Sn/(In+Sn) 原子数比计为 0.001 0.15,其特征在于,该氧化物烧结体主要由晶粒(A)和晶粒(B)构成,该晶粒 (A) 中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒 (B) 中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计为0.015 以上,且该氧化物烧结体的密度为 3.4 5.5g/cm3。(。

3、30)优先权数据(85)PCT国际申请进入国家阶段日2015.01.29(86)PCT国际申请的申请数据PCT/JP2013/070728 2013.07.31(87)PCT国际申请的公布数据WO2014/021374 JA 2014.02.06(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书37页 附图2页(10)申请公布号 CN 104507888 A(43)申请公布日 2015.04.08CN 104507888 A1/1 页21.一种氧化物烧结体,其以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且锡的含量按照 Sn/(In+Sn) 原子数。

4、比计为 0.001 0.15,其特征在于,该氧化物烧结体主要由晶粒 (A) 和晶粒 (B) 构成,该晶粒 (A) 中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒 (B) 中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒(B) 与晶粒 (A) 的平均锡含量之差按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计为 0.015 以上,且该氧化物烧结体的密度为 3.4 5.5g/cm3。2.一种氧化物烧结体,其以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且进一步含有从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素(M元素)作为添加元素,锡和 M 元素的总含量按照 (Sn+M)/(In+Sn+M)。

5、 原子数比计为 0.001 0.15,其特征在于,该氧化物烧结体由晶粒 (A) 和晶粒 (B) 构成,该晶粒 (A) 中,至少锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒 (B) 中,至少锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒 (B) 与晶粒 (A) 的平均锡含量之差按照 Sn/(In+Sn+M) 原子数比计为 0.015 以上,且该氧化物烧结体的密度为 3.4 5.5g/cm3。3.根据权利要求 1 或 2 所述的氧化物烧结体,其特征在于,锡的含量按照 Sn/(In+Sn)原子数比计为 0.003 0.05。4.根据权利要求2所述的氧化物烧结体,其特征在于,锡和M元素的总含量按照(Sn。

6、+M)/(In+Sn+M) 原子数比计为 0.003 0.05。5.根据权利要求1或2所述的氧化物烧结体,其特征在于,晶粒(A)的平均锡含量以锡相对于全部金属元素的原子数比计为0.04以下,晶粒(B)的平均锡含量以锡相对于全部金属元素的原子数比计为 0.15 以上。6.根据权利要求 1 或 2 所述的氧化物烧结体,其特征在于,在所述晶粒 (A) 以及晶粒(B) 中固溶有锡,且该氧化物烧结体由方铁锰矿型结构的 In2O3相构成。7.根据权利要求 1 或 2 所述的氧化物烧结体,其特征在于,构成为,除了包含所述的晶粒 (A) 以及晶粒 (B) 之外,还包含由锡酸铟化合物相形成的晶粒 (C)。8.根。

7、据权利要求1或2所述的氧化物烧结体,其特征在于,不包含由氧化锡相形成的晶粒 (D)。9.一种片体,其通过对权利要求18中任一项所述的氧化物烧结体进行加工而获得。权 利 要 求 书CN 104507888 A1/37 页3氧化物烧结体以及对其进行加工而得到的片体技术领域0001 本发明涉及氧化物烧结体以及对其进行加工而得到的片体,更具体涉及一种可高速成膜适用于太阳能电池的透明导电膜、并且可在不引起裂纹、破碎或者喷溅的状态下继续成膜的离子镀用片体、以及用于获得该离子镀用片体的氧化物烧结体。背景技术0002 透明导电膜具有高的导电性和在可见光区域的高的透射率,因而被应用于太阳能电池、液晶显示元件、其。

8、它的各种受光元件的电极等。此外,也被用作汽车窗、建筑用的热线反射膜、抗静电膜,冷冻橱窗等中使用的各种防雾用的透明发热体。0003 在作为实用的透明导电膜而为人熟知的薄膜方面,存在有氧化锡 (SnO2) 类 、氧 化锌 (ZnO) 类、氧化铟 (In2O3) 类的薄膜。在氧化锡类方面,利用着包含锑作为掺杂剂的薄膜(ATO)、包含氟作为掺杂剂的薄膜 (FTO) ;在氧化锌类方面,利用着包含铝作为掺杂剂的薄膜 (AZO)、包含镓作为掺杂剂的薄膜 (GZO)。然而,工业上最多利用的透明导电膜是氧化铟类。其中包含锡作为掺杂剂的氧化铟被称为 ITO( 氧化铟锡 ) 膜,特别是容易获得低电阻的膜,因而被广泛。

9、利用。0004 低电阻的透明导电膜优选应用于 :太阳能电池、液晶、有机电致发光以及无机电致发光等的表面元件、触摸面板等广泛的用途。作为上述的各种透明导电膜的制造方法,人们熟知的有溅射法、真空蒸镀法或者离子镀法。0005 历来,在透明导电膜的形成技术方面,溅射法成为主流。溅射法是,在将蒸气压低的材料进行成膜之时、或在需要进行精密的膜厚控制之时有效的技术,操作非常简便,因而在工业上被广泛利用着。在溅射法中,使用溅射用靶作为薄膜的原料。靶是包含想成膜的薄膜的构成元素的固体材料,使用金属、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等的烧结体、或根据情况而使用单晶。在此方法中,一般使用真空装置,暂时制成为高真空。

10、后,导入稀有气体(氩等),在约10Pa以下的气压下,以基板作为阳极,以靶作为阴极,在它们之间引起辉光放电而产生氩等离子体,使等离子体中的氩阳离子冲撞于阴极的靶,将由此飞溅的靶成分的粒子堆积于基板上从而形成膜。0006 关于溅射法,根据氩等离子体的产生方法而分类,使用高频等离子体的溅射法称为高频溅射法,使用直流等离子体的溅射法称为直流溅射法。一般而言,直流溅射法与高频溅射法相比成膜速度快、电源设备廉价、成膜操作简单等,出于这些理由,因而在工业上广泛被利用着。0007 然而近年来,作为与直流溅射法相比较而言可形成同等以上的质量优良的透明导电膜的方法,离子镀法引人注目。离子镀法是,通过在 10-3 。

11、10-2Pa 左右的压力将由金属或者金属氧化物形成的被称作片体(或者丸粒)的原料进行电阻加热或者电子束加热而蒸发,进一步利用反应气体 ( 氧 ) 以及等离子体将蒸发物进行活化,然后堆积于基板的方法。特别是,使用了压力梯度型等离子体枪的离子镀法,由于利用大电流的直流电弧放电,因而具有可产生高密度的等离子体、试样的蒸发速度与以往的直流溅射法相比大这样的特点。说 明 书CN 104507888 A2/37 页4历来,存在有因膜质分布、膜厚分布的不均匀而导致不易对大面积基板进行均匀成膜的缺点,但例如,以专利文献 1 中的调整等离子体束入射的炉床 (hearth) 附近的磁场的技术而克服,可以对大面积基。

12、板进行均匀成膜。0008 关于用于形成透明导电膜的离子镀用片体,与溅射用靶同样地优选为氧化物烧结体,通过使用氧化物烧结体,从而可稳定地制造一定的膜厚、一定的特性的透明导电膜。但是,不同于溅射用靶,例如如非专利文献 1 中记载那样,为了避免由电子束加热导致的破损,因而使用70左右的低的烧结密度的氧化物烧结体。在密度过高或者过低的情况下,在氧化物烧结体中容易发生裂纹、破碎,会导致破损。0009 另外,对于氧化物烧结体片体要求均匀地蒸发,优选的是,不使化学性结合稳定并且不易蒸发的物质与作为主相而存在的容易蒸发的物质共存。0010 另外,在通过离子镀法将作为蒸发材料 ( 片体 ) 的氧化物烧结体蒸发而。

13、离子化并且形成薄膜的方法中,存在有在加热时引起蒸发材料的喷溅,因飞散的粒子而在蒸镀膜中生成针孔缺陷这样的问题。喷溅是指以下那样的现象。即,在真空中对蒸发材料照射等离子体束、电子束而加热时,则蒸发材料在到达某个温度的时间点发生气化,以原子状态开始均匀的蒸发。喷溅是指,在此时,混入于均匀的蒸发气体以数 m 1000m 左右的可见尺寸的飞沫从蒸发材料飞出而冲撞于蒸镀膜的现象。引发此现象时,会因飞沫的冲撞而成为引发在蒸镀膜中引起针孔缺陷等的原因,不但损害蒸镀膜的均质性而且使得作为导电膜的性能显著劣化。0011 根据以上内容可以说,为了利用离子镀法形成 ITO 等氧化物的透明导电膜,重要的是使用一种氧化。

14、物片体,其在加热时不易引起蒸发材料的喷溅,不因飞散的粒子而在蒸镀膜产生针孔缺陷。0012 在专利文献 2 中记载着如下的主旨,为了提高光电动势元件的耐候性,有效的是,具备有包含具有 (222) 的取向同时具有两个 X 线衍射峰的氧化铟膜的透明导电膜,并且氧化铟膜的两个 X 线衍射峰包含低角侧的第 1 峰以及具有小于第 1 峰的峰强度的峰强度的高角侧的第 2 峰。进一步,在专利文献 2 中记载着如下的主旨,使用离子镀法,使用由包含约1 约 5wt的 SnO2粉末的 In2O3粉末的 ITO 烧结体形成的靶,从而可获得具有前述的 X 线衍射峰的透明导电膜。0013 这样地利用离子镀法,从而可形成作。

15、为光电动势元件即太阳能电池用途而言优异的透明导电膜。然而,在其另一方面,不同于溅射法中使用的靶,适于离子镀法的 ITO 氧化物烧结体未必能说已经被充分研究。0014 因此,本申请人在专利文献 4 中提出了,可利用离子镀法而形成在太阳能电池用途上优异的透明导电膜的蒸镀用ITO丸粒(或者亦称为片体)。在其中,记载了由以氧化铟为主要成分并且包含特定量的锡的氧化物烧结体构成,CIE1976 表色系中的 L* 值为 54 75 这样的内容 ;由此可提供一种氧化物蒸镀材料以及使用该氧化物蒸镀材料而制造的透明导电膜,该氧化物蒸镀材料即使在成膜时导入的氧气量少的情况下,也可稳定地制造低电阻并且具有高的光透射性。

16、的透明导电膜。0015 另外,在专利文献 3 中记载着如下的主旨,提出蒸镀用 ITO 丸粒及其制造方法,作为即使照射高的功率的电子束也不会发生丸粒的破碎的蒸镀用 ITO 丸粒,优选为由相对密度为60以上80以下的ITO烧结体形成的蒸镀用ITO丸粒,该相对密度为60以上80说 明 书CN 104507888 A3/37 页5以下的ITO烧结体通过将粉碎相对密度为90以上的ITO烧结体而获得的粒径0.5mm以下的颗粒进行再次烧结从而获得。在专利文献 3 中记载了通过使用暂时烧结了的颗粒、换言之为烧结性降低了的颗粒从而较低地控制两次的烧结体密度的主旨,但是没有提出通过一次的烧结来控制的技术,存在有成。

17、本变高的缺点。另外,在专利文献 3 中,仅通过降低 ITO丸粒的烧结体密度,可能使得 ITO 丸粒不易因电子束照射而发生破损。0016 然而,实际上,不仅仅是降低烧结体密度,为了提高强度而必须进行烧结体组织的控制,但是在专利文献 3、4 中,没有记载其细节。0017 如以上那样,在以往的含有铟和锡的氧化物烧结体的制作技术方面,在蒸镀法或者离子镀法中,没有充分考虑防止裂纹、破碎、或者喷溅等这一情况。即,人们期望着提出一种可解决这些课题的含有铟和锡的氧化物烧结体,其具有比较低的烧结体密度并且具有充分的强度。0018 现有技术文献0019 专利文献0020 专利文献 1 :日本特开平 08-2320。

18、60 号公报0021 专利文献 2 :日本特开 2007-194447 号公报0022 专利文献 3 :日本特开平 11-100660 号公报0023 专利文献 4 :日本特开 2011-202246 号公报0024 非专利文献0025 非专利文献 1 :透明導電膜技術 ( 改訂 2 版 )、社、006 年 12 月 20 日発行、p.243 250(“透明导电膜的技术 ( 修订 2 版 )”,Ohmsha,Ltd.,2006 年 12 月 20 日发行,p.243 250)发明内容0026 发明想要解决的问题0027 鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种离子镀用片体、以及最适于获得其的氧化。

19、物烧结体,该离子镀用片体在以高的成膜速度成膜出最适于太阳能电池等设备的晶质的透明导电膜时,可防止裂纹、破碎或者喷溅。0028 用于解决问题的方案0029 本发明人为了解决上述问题,因而通过改变以氧化铟为主要成分并且含有锡作为添加元素的氧化物烧结体的构成相和组织以制作很多的氧化物烧结体试样,将其加工为氧化物片体并且利用离子镀法成膜出氧化物透明导电膜,详细地研究了该氧化物烧结体的构成相和组织对于成膜速度等制造条件、以及在离子镀时的裂纹、破碎或者喷溅的产生到底会造成什么样的影响。0030 其结果发现如下事实,以至完成本发明 :(1) 将以氧化铟为主要成分并且含有锡作为添加元素的氧化物烧结体中的锡含量。

20、按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.0010.15,并且 (2) 上述氧化物烧结体由晶粒 (A) 和晶粒 (B) 构成,该晶粒 (A) 中,锡的含量少于前述氧化物烧结体的锡含量 ( 以下亦称为氧化物烧结体的平均锡含量 )、该晶粒 (B) 中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,(3) 将密度控制为 3.4 5.5g/cm3的范围。在使用这样的氧化物片体时,则即使在通过增大形成透明导电膜之时的施加电力而提高了成膜速度说 明 书CN 104507888 A4/37 页6的情况下,也可抑制以往发生的在离子镀时的裂纹、破碎或者喷溅的产生,其结果,可有效率且稳定地获得显示出低的电阻率和高的红外光。

21、透射率的晶质的透明导电膜。0031 即,本发明的第 1 发明提供一种氧化物烧结体,其以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且锡的含量按照Sn/(In+Sn)原子数比计为0.0010.15,其特征在于,该氧化物烧结体主要由晶粒 (A) 和晶粒 (B) 构成,该晶粒 (A) 中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒 (B) 中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒 (B) 与晶粒(A) 的平均锡含量之差按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计为 0.015 以上,且该氧化物烧结体的密度为 3.4 5.5g/cm3。0032 另外,本发明的第 2 发明提供一种氧化物烧结体,其以氧化。

22、铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且进一步含有从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素(M元素)作为添加元素,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为 0.001 0.15,其特征在于,该氧化物烧结体由晶粒 (A) 和晶粒 (B) 构成,该晶粒(A) 中,至少锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒 (B) 中,至少锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒 (B) 与晶粒 (A) 的平均锡含量之差按照 Sn/(In+Sn+M)原子数比计为 0.015 以上,且该氧化物烧结体的密度为 3.4 5.5g/cm3。0033 另外,本发明的。

23、第 3 发明提供第 1 或 2 发明中的氧化物烧结体,其特征在于,锡的含量按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计为 0.003 0.05。0034 另外,本发明的第 4 发明提供第 2 发明中的氧化物烧结体,其特征在于,锡和 M 元素的总含量按照 (Sn+M)/(In+Sn+M) 原子数比计为 0.003 0.05。0035 另外,本发明的第 5 发明提供第 1 或 2 发明中的氧化物烧结体,其特征在于,晶粒(A) 的平均锡含量为 4 原子以下,晶粒 (B) 的平均锡含量为 25 原子以上。0036 另外,本发明的第 6 发明提供第 1 或 2 发明中的氧化物烧结体,其特征在于,在所述晶粒 (。

24、A) 以及晶粒 (B) 中固溶有锡,且该氧化物烧结体由方铁锰矿型结构的 In2O3相构成。0037 另外,本发明的第 7 发明提供第 1 或 2 发明中的氧化物烧结体,其特征在于,构成为,除了包含前述的晶粒(A)以及晶粒(B)之外,还包含由锡酸铟化合物相形成的晶粒(C)。0038 另外,本发明的第 8 发明提供第 1 或 2 发明中的氧化物烧结体,其特征在于,不包含由氧化锡相形成的晶粒 (D)。0039 进一步,本发明的第 9 发明提供一种片体,其通过对第 1 8 发明中任一项发明的氧化物烧结体进行加工而获得。0040 发明的效果0041 关于本发明的含有铟和锡的氧化物烧结体,氧化物烧结体中的。

25、锡含量按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计为 0.001 0.15,该氧化物烧结体主要由晶粒 (A) 和晶粒 (B) 构成,该晶粒 (A) 中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒 (B) 中,锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒 (B) 与晶粒 (A) 的平均锡含量之差按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计为0.015以上,且该氧化物烧结体的密度为3.45.5g/cm3,因而通过使用对该氧化物烧结体进行加工而得到的片体来获得氧化物透明导电膜时,即使提高成膜速度,也可抑制在离子镀时发生裂纹、破碎或者喷溅。由此,可使得以往的没有效率的工序向提高了成膜速度的成膜条件进行变化,可量。

26、产透明导电膜。说 明 书CN 104507888 A5/37 页70042 其结果,可有效率地获得最适用于太阳能电池等的含有铟和锡的透明导电膜,在工业上极其有用。附图说明0043 图 1,在通过 EPMA 对本发明的 Sn/(In+Sn) 原子数比计为 0.09 的氧化物烧结体的剖面进行了组织观察时获得的二次电子图像、以及晶粒的组成的面分析结果。0044 图2,表示在通过X线衍射对本发明的Sn/(In+Sn)原子数比计为0.09的氧化物烧结体进行相鉴定而得到的结果的图表。具体实施方式0045 以下,使用附图对本发明的氧化物烧结体、离子镀用片体及其制造方法进行详细说明。0046 1. 氧化物烧结。

27、体0047 本发明的包含铟和锡的氧化物的氧化物烧结体存在如下的两种氧化物烧结体,即,具有特定的相结构、锡的含量按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计为 0.001 0.15 的氧化物烧结体 ( 以下将其称为第一氧化物烧结体 ) ;以及除了含有铟和锡之外,还进一步含有 M 元素,锡和 M 元素的总含量按照 (Sn+M)/(In+Sn+M) 原子数比计为 0.001 0.15、M 元素为从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素 ( 以下,将其称为第二氧化物烧结体 )。0048 如上述那样,以往,在由包含铟和锡的氧化物形成的透明导电膜的形成方面,主要提出了将溅射用靶作为要点。

28、的氧化物烧结体,但是关于离子镀法,对于成为离子镀法的材料的包含铟和锡的氧化物烧结体,没有充分研究该氧化物烧结体的构成相、组织或者密度的最优化等。因此,即使想要使用这样的氧化物烧结体并且利用离子镀法而获得氧化物透明导电膜,也无法抑制裂纹、破碎或者喷溅产生,不易稳定地以高速制造透明导电膜。本发明中,对于包含铟和锡的氧化物烧结体,从其构成相和组织的方面进行详细研究,弄清楚了其对氧化物透明导电膜的成膜速度造成的影响、以及对基于离子镀法进行成膜时的裂纹、破碎或者喷溅产生造成的影响。0049 1) 第一氧化物烧结体0050 本发明的第一氧化物烧结体中,以氧化物的形式含有铟和锡,锡的含量按照 Sn/(In+。

29、Sn) 原子数比计为 0.001 0.15,并且该氧化物烧结体由晶粒 (A) 和晶粒 (B) 构成,该晶粒 (A) 中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒 (B) 中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒 (B) 与晶粒 (A) 的平均锡含量之差按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计为 0.015 以上,且该氧化物烧结体的密度为 3.4 5.5g/cm3。0051 (a) 组成0052 关于本发明的第一氧化物烧结体,锡的含量按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计必需为0.001 0.15。锡的含量优选为 0.002 0.10,更优选为 0.003 0.05。而且,特别优选为0。

30、.0050.03。如果处于此范围,则通过加工为离子镀用片体,从而可获得适于太阳能电池用途的具有低的电阻率和在近红外区具有高的透射率的晶质的透明导电膜。0053 在锡含量按照Sn/(In+Sn)原子数比不足0.001的情况下,在使用其形成的透明导说 明 书CN 104507888 A6/37 页8电膜中,不生成最低限必需的载流子电子,故而不优选。另一方面,在氧化物烧结体的锡含量按照Sn/(In+Sn)原子数比超过0.15的情况下,在形成的晶质的透明导电膜中,过量的Sn作为杂质离子散乱中心而行动,因此反而电阻率变高,不优选。作为太阳能电池用的透明导电膜,由于近红外光的透射率是重要的,因而重要的是平。

31、衡良好地调整着载流子电子的浓度和迁移率,但是从该观点考虑,锡含量按照Sn/(In+Sn)原子数比优选为0.0020.10,更优选为0.0030.05。又,关于不可避免的杂质,如果是不会对上述特性造成影响的程度的量,例如 500ppm 以下的话,则也可包含一些。0054 (b) 生成相及其形态0055 第一氧化物烧结体的组织主要由晶粒 (A) 和晶粒 (B) 构成,该晶粒 (A) 中,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒 (B) 中,锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,有时会在其中包含由锡酸铟化合物相形成的晶粒 (C)。0056 第一氧化物烧结体的晶粒仅由锡的含量为氧化物烧结体的平均。

32、锡含量以上的晶粒 (B) 构成时,则存在有烧结性变缺乏的倾向。如前述所示,对于离子镀用片体,为了避免例如由电子束加热导致的破损,因而相对于 7g/cm3前后的理论密度而言,需要设为 70左右的低的烧结密度。通过将锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒 (B) 进行增加,从而将烧结密度抑制于 70左右,因而在抑制裂纹、破碎或者喷溅中的破损的方面也有效。但是,仅通过锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上的由氧化铟相形成的晶粒(B),就存在有烧结体强度降低的问题。通过降低烧结体密度,从而可在某种程度上缓和由电子束加热导致的冲击,但是由于烧结体强度降低,因而无法将耐冲击性设为充分。专利文献 3 。

33、的蒸镀用 ITO 丸粒的氧化物烧结体正相当于此。0057 另一方面,在仅由锡的含量不足氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒 (A) 构成的情况下,与仅设为锡的固溶量为氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒 (B) 的情况相比较而言,存在有烧结性优异的优点。在此情况下,烧结体密度会成为超过前述的70左右的高的值,但是另一方面,可提高烧结体强度。0058 在本发明中,考虑上述情况,关于本发明的第一氧化物烧结体,通过制成将锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒 (A)、以及锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒 (B) 进行组合而得到的组织,由此,要解决问题。即,意图通过利用锡的含量在氧化物烧结体的。

34、平均锡含量以上的由氧化铟相形成的晶粒 (B) 的烧结性缺乏这一点而将烧结密度控制为略低的 70左右,并且利用锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的由氧化铟相形成的晶粒 (A) 的烧结性优异这一点而保持烧结体强度,从而提高离子镀用片体的性能。0059 因此,晶粒 (B) 与晶粒 (A) 的平均锡含量之差按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计必须为 0.015 以上,优选为 0.020 以上,更优选为 0.040 以上。例如列举出 :平均锡含量之差为0.015 以上并且晶粒 (A) 的平均锡含量为 0.010 以下且晶粒 (B) 的平均锡含量为 0.015 以上的第一氧化物烧结体、晶粒 (A) 的。

35、平均锡含量为 0.01 以下且晶粒 (B) 的平均锡含量为0.03以上的第一氧化物烧结体、晶粒(A)的平均锡含量为0.03以下且晶粒(B)的平均锡含量为 0.05 以上的第一氧化物烧结体,以及晶粒 (A) 的平均锡含量为 0.04 以下且晶粒 (B)的平均锡含量为 0.10 以上的第一氧化物烧结体等,并且可优选使用。0060 在主要由前述的晶粒(A)以及(B)形成的氧化物烧结体中,优选的是固溶有锡,且说 明 书CN 104507888 A7/37 页9利用由方铁锰矿型结构的 In2O3相形成的晶粒构成。0061 在晶粒中,作为除了方铁锰矿型结构的 In2O3相以外的相,也可含有包含锡酸铟化合物。

36、相的晶粒 (C)。锡酸铟化合物是指,例如 JCPDS 卡片的 01-088-0773 中记载的 In4Sn3O12化合物、或者类似的定比化合物 (stoichiometric compound)。关于锡酸铟化合物相,与锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒 (B) 同样地缺乏烧结性,因而可将烧结密度控制为略低的70左右。又,关于锡酸铟化合物相,如果即使相对于化学计量组成而稍微产生组成偏差,即使其它的离子在一部分上置换,也维持该晶体结构即可。0062 在本发明的氧化物烧结体中,不优选包含由氧化锡相形成的晶粒 (D),但是如果所含的由氧化锡相形成的晶粒 (D) 为少量,那么在稳定地成膜出晶质。

37、的透明导电膜的方面不构成妨碍。少量的由氧化锡相形成的晶粒 (D) 是指,例如在对 EPMA 的图像进行了解析的情况下,相对于全部的晶粒的由氧化锡相形成的晶粒 (D)、即、不存在铟而仅存在锡和氧的晶粒按照面积比为5以下,将此设为指标。但是,包含由氧化锡相形成的晶粒(D)的情况下,在基于离子镀法的成膜中,膜特性自身与不包含由氧化锡相形成的晶粒 (D) 的情况下相比没有大的差异,但是产生成膜速度稍微降低的缺点。0063 (c) 烧结体组织0064 本发明的氧化物烧结体具有在基于离子镀法而进行成膜之时不易引起裂纹、破碎或者喷溅的烧结体组织。0065 通过对以氧化物的方式含有铟和锡的氧化物烧结体进行加工。

38、,例如制成离子镀用片体的情况下,在该片体表面或者内部存在有锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒(A)和锡的含量为氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B)。其中,任一种晶粒粒径都不受特别限制。0066 在图 1 中,作为一个例子,列举出以按照 Sn/(In+Sn) 原子数比计为 0.09 的量包含了锡的氧化物烧结体,利用电子束显微分析仪 (EPMA) 对在其研磨后的破剖面上可观察的晶粒的组成进行点分析,将点分析得到的结果示出。由于是研磨面因而不易识别,但是图 1中的由 *1 以及 *2、*3 以及 *4 标记了的晶粒是各不相同的晶粒。对各晶粒的由 Sn/(In+Sn)表示的锡原子数比进行了。

39、调查,结果可知,*1、*3 少于氧化物烧结体的平均锡含量,*2、*4在氧化物烧结体的平均锡含量以上。0067 如果是具有图 1 这样的组织的氧化物烧结体,那么如前所述,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒 (A) 的烧结性优异,因而可提高烧结体的强度。同时地,锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒 (B) 的烧结性缺乏,因而可降低烧结体的密度,结果可确保耐冲击性。另外,关于晶粒粒径,在图 1 的结果中虽然示出了 1m 以上,但是基本上是即使改变条件,晶粒粒径也成为 1m 以上的情况。0068 如反复叙述了的那样,明确可知 :如果是前述那样的组织,那么对于抑制基于离子镀法的成膜中的裂纹。

40、、破碎或者喷溅而言有效。通过利用烧结性优异的锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒 (A) 和烧结性缺乏的锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒 (B) 这两种晶粒构成,从而可兼顾强度确保和烧结体密度调整 ( 低密度化 ),抑制裂纹、破碎或者喷溅。在此情况下,通过将这两种晶粒进行组合,从而控制为密度3.4 5.5g/cm3的范围。优选的密度为 4.5 5.1g/cm3的范围。0069 2) 第二氧化物烧结体说 明 书CN 104507888 A8/37 页100070 本发明的第二氧化物烧结体是 :在第一氧化物烧结体中,进一步以氧化物的形式含有从由钛、锆、铪、钼、以及钨组成的金属元素。

41、组中选出的一种以上的金属元素 (M 元素 ),锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.0010.15的氧化物烧结体。0071 向以氧化铟为主要成分的透明导电膜中添加锡的情况下,生成载流子电子的效果极其高。然而,所生成的载流子电子的迁移率伴随着载流子电子浓度的增加而降低。载流子电子浓度低是指可获得在红外域中的高的透射率,对于太阳能电池等利用红外光的设备而言情况是良好的。0072 因此,在将本发明的透明导电膜特殊化为太阳能电池用途的情况下,重要的是确保必需的载流子电子浓度,且提高载流子电子的迁移率 ;其组成优选为锡和 M 元素的总含量按照 (Sn+M)/(In+Sn+。

42、M) 原子数比计为 0.002 0.10,更优选为 0.003 0.05。0073 作为可使载流子电子迁移率变高的元素,存在有钛、锆、铪、钼、以及钨。0074 在此情况下,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比必需为0.001 0.15。锡的含量与 M 元素的含量的总和优选为 0.002 0.10,更优选为 0.003 0.05。在任一种 M 元素方面,都是在总含量少于 0.001 原子的情况下,在以此为原料而形成的透明导电膜中,不生成最低限必需的载流子电子,故而不优选。另一方面,在任一种 M元素方面,都是在原子数比超过 0.15 的情况下,在形成的晶质的透明导电膜中,。

43、过量的 Sn以及 M 元素作为杂质离子散乱中心而行动,因此反而电阻率变高,变得难以用作太阳能电池的透明电极。0075 又,虽然与锡相比较而言载流子电子生成的效果稍差,但是硅、锗、锑、铋以及碲等其它元素作为不可避免的杂质而言如果为 500ppm 以下则也可包含。0076 关于本发明中的第二氧化物烧结体,其生成相、组织优选为与第一氧化物烧结体同样。即,其特征在于,其以氧化铟为主要成分,含有锡作为添加元素,并且进一步含有从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的一种以上的金属元素(M元素)作为添加元素,锡和M元素的总含量按照(Sn+M)/(In+Sn+M)原子数比计为0.0010.15的氧化物。

44、烧结体,其中,该氧化物烧结体由晶粒 (A) 和晶粒 (B) 构成,该晶粒 (A) 中,至少锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量,该晶粒 (B) 中,至少锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上,晶粒 (B) 与晶粒 (A) 的平均锡含量之差按照 Sn/(In+Sn+M) 原子数比计为 0.015 以上,且该氧化物烧结体密度为 3.4 5.5g/cm3。0077 又,关于从由钛、锆、铪、钼以及钨组成的金属元素组中选出的至少一种以上的金属元素 (M 元素 ),任一种都包含于 :锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒 (A)、或者锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒 (B)。关于 M 元素。

45、,不论锡的含量是氧化物烧结体的平均锡含量的多少,均不会对氧化物烧结体的烧结性造成那样程度的影响。例如,关于锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒 (A),即使含有 M 元素也在烧结性优异方面没有变化。同样地,关于锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒(B),即使含有M元素也在烧结性缺乏方面没有那样程度的变化。因此,关于 元素,可以含于锡的含量少于氧化物烧结体的平均锡含量的晶粒 (A)、或者可以含于锡的含量在氧化物烧结体的平均锡含量以上的晶粒 (B),也可含于两者。0078 在本发明的第二氧化物烧结体中,晶粒(B)与晶粒(A)的平均锡含量之差按照Sn/(In+Sn+M) 原子数比计为 0.015 以上,优选为 0.02 以上,更优选为 0.025 以上。说 明 书CN 104507888 A。

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