氧化铟系烧结体及氧化铟系透明导电膜制造技术

本发明专利技术涉及一种氧化铟烧结体，含有铌作为添加物，其特征在于，铌的原子数相对于烧结体中全部金属元素的原子数的总和的比率为1～4％的范围，相对密度为98％以上，体电阻为0.9mΩ·cm以下。本发明专利技术提供虽然具有低电阻率，但是由于载流子浓度不过高因此在短波长和长波长区域具有高透射率特性的氧化铟系氧化物烧结体及氧化铟系透明导电膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氧化铟系氧化物烧结体及氧化铟系透明导电膜。
技术介绍
作为透明导电膜，添加有锡的氧化铟(以下称为ΙΤ0)由于具有低电阻率、高透射率的优良特性因此作为FPD (平板显示器)等的电极材料而广泛使用。透明导电体的用途除了平板显示器以外还有各种用途，其中，近年来，作为太阳能电池的光入射面侧的窗ロ层电极(窓層電極)材料的需求正在逐渐增长。 太阳能电池的分光灵敏度，对于结晶硅型为直到约1200nm，对于CIGS (Cu-In-Ga-Se系)型为直到约1300nm，因此在这样的长波长区域，要求高透射率。另夕卜，非晶硅太阳能电池中，分光灵敏度为直到约300nm的短波长，因此透明导电膜的透射率要求直到短波长区域都要高。但是，将ITO用作太阳能电池的窗ロ层电极材料吋，ITO具有低电阻率的优点，但是另一面是载流子浓度高，因此在波长1200nm附近以上的长波长区域的透射率差，并且由于不能有效地利用太阳光的长波长区域，因此存在太阳能电池的转换效率差的问题。作为ITO以外的透明导电膜，已知在氧化铟中添加有氧化锌的透明导电膜。但是，添加有氧化锌的氧化铟，虽然在不加热衬底的条件下可以得到比较良好的膜，但是由于含有锌，因此存在耐湿性差，长期稳定性不充分，短波长透射率低的问题。在这样的情况下，作为在短波长以及长波长区域均具有高透射率、并且具有低电阻率的材料的候选，本专利技术着眼于添加有铌的氧化铟(以下称为INbO)。作为迄今与INbO相关的报道，可以列举如下文献。在专利文献I中，记载了通过在In2O3中添加铌等可以得到低电阻的透明导电膜的技术。但是，虽然这些材料的烧结体具有作为溅射靶所需要的特性是重要的，但是完全没有与靶特性相关的记载。另外，在专利文献I中，述及了通过溅射成膜而得到的膜的一部分的电学及光学特性。但是，对于载流子浓度或波长550nm以外的短波长及长波长区域下的透射率完全没有公开。另外，衬底温度为300°C这样的成膜条件，是作为通常的太阳能电池用透明导电膜制造エ艺不能够容许的程度的高温，另外，溅射时的气体中氧气与氩气的比率为I : 9，说明使用了与通常的条件非常不同的氧气浓度高的混合气体。在专利文献2中，记载了添加有铌的Ιη203。但是，在说明书中公开了在In2O3中掺杂铌时，与锡成分组合使用对于所得物的低电阻化极其有效，而在实施例中没有记载在In2O3中単独添加铌的例子，而记载了在添加铌的情况下也必须一起添加锡而且要以至少3. 5重量％以上的高浓度进行添加。可见，在专利文献2中并未具体地公开在In2O3中单独添加铌的技术，而且即使是在一井添加锡的情况下，也不是要微量添加錫。另外，专利文献2中溅射气体为纯氩气，并且从未添加氧气的情况来看，可以推测构成膜的氧化物的一部分容易被还原而成为金属成分，从而透射率降低。但是，关于所得膜的透射率，仅记载了波长550nm的结果，而短波长及长波长区域下的透射率不清楚。另外，关于衬底温度，也为350°C的高温。在专利文献3中，记载了ー种导电性氧化物粒子，其具有添加有铟原子、锑原子及氧原子、或者除此以外还添加有锌原子的氧化铟的结晶结构，并且记载了使用铌代替该锑的技术。而且，Nb/In的摩尔比在O. 01 O. 10的范围内。但是，该专利文献3是利用微粒涂布的成膜方法，从而可以说与后述的本件专利技术的靶用的烧结体、及使用该烧结体进行溅射成膜而得到的透明导电膜是没有关系的技木。附带说一下，没有在铟中单独添加铌的导电性氧化物粒子的具体例，而同时添加锑和铌的实施例记载在该文献3的表2中。但是，该表2中记载的实施例中，最低的电阻率值为3. lQcm。不得不说，该数值对于实现低电阻率是极其不充分的。这可能是因为作为 替代锑而使用的铌的添加量少。无论如何都可以明确的是，专利文献3与后述的本申请专利技术存在偏离。在此列举仅为參考。在专利文献4中，记载了以氧化铟粉末为主要成分，添加氧化钨粉末进行烧结，而制作高密度的烧结体的技术，并且作为该氧化钨的替代，记载了存在硅、钛、锌、镓、锗、铌、钥、钌、錫。但是，实施例几乎完全集中于氧化钨的添加，而替代元素的具体例仅有一例。该一例的情况下，在单独添加时设定为何种程度的添加量，在多种添加时设定为何种程度的添加量，均不清楚。另外，均以提高密度为目标，因此电阻率如何完全不清楚。缺乏罗列的替代元素的具体性，从而作为由替代元素构成的透明导电膜用靶，并不能说是有公开价值的技术。在非专利文献I中，记载了通过PLD (脉冲激光沉积)法将添加有铌的In2O3成膜时的衬底温度和膜的电学和光学特性的一部分。但是，显示出在衬底温度低的情况下，电阻率非常高，载流子浓度高。另外，衬底温度为200°C以上时，载流子浓度为IO21CnT3水平的非常高的值，预计长波长区域的透射率非常低，但是该文献仅仅记载了直到波长IlOOnm的测定結果。另外，显示出短波长下的透射率低，并且在衬底温度低的情况下会更加低。在非专利文献2中，记载了通过PLD法将添加有铌的In2O3成膜时的氧浓度和膜的电学和光学特性的一部分。但是，结果全部是在衬底温度为400°C这样的非常高的温度条件下实施而得到的值，因此电阻率低的情况下载流子浓度也高，因此预计长波长区域的透射率低，但是该文献仅仅显示出直到波长900nm的測定結果。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开平2-309511号公报专利文献2 :日本特开平3-15107号公报专利文献3 日本特开2002-274848号公报专利文献4 日本特开2006-22373号公报非专利文献非专利文献I : Journal of Crystal Growth 310 (2008), 4336-4339非专利文献2 !Materials Chemistry and Physics 112 (2008) 136-139
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供虽然具有低电阻率但是通过降低载流子浓度而在短波长及长波长区域具有高透射率特性的氧化铟系氧化物烧结体及氧化铟系透明导电膜，所述透明导电膜是通过不加热衬底条件下的成膜而得到的透明导电膜。本专利技术人进行了广泛深入的研究，结果发现，通过在氧化铟中适量添加铌，可以降低电阻率并提高透射率,并且完成了本专利技术。根据本专利技术，可以提供以下的氧化物烧结体及氧化物透明导电膜。I. 一种氧化铟烧结体，含有铌作为添加物，其特征在于，铌的原子数相对于烧结体中全部金属元素的原子数的总和的比率为I 4%的范围,相对密度为98%以上,体电阻为O. 9mΩ · cm 以下。 2.如上述I所述的氧化铟烧结体，其特征在干，除了所述添加物以外还含有錫，锡的原子数相对于烧结体中全部金属元素的原子数的总和的比率为O. 01 O. 2%的范围，相对密度为99. 5%以上，体电阻为O. 9ι Ω · cm以下。3. ー种氧化铟透明导电膜，含有铌作为添加物，其特征在于，铌的原子数相对于透明导电膜中全部金属元素的原子数的总和的比率为I 4%的范围，电阻率为8Χ10_4Ω · cm以下，载流子浓度为6 X 102°cnT3以下，波长1200nm下的透射率为87%以上，波长400nm下的透射率为70%以上。4.如上述3所述的氧化铟透明导电膜，除了所述添加物以外还含有锡，其特征在于，锡的原子数相对于烧结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：生泽正克，高见英生，
申请(专利权)人：吉坤日矿日石金属株式会社，
类型：发明
国别省市：