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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。