Realization of transparent conducting TiO_2-based polycrystalline films

• Project/Area Number: 19760475
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: Kanagawa Academy of Science and Technology
• Principal Investigator: YAMADA Naoomi Kanagawa Academy of Science and Technology, 重点研究室透明機能材料グループ, 研究員 (50398575)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,710,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2008: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2007: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 薄膜プロセス / 二酸化チタン / 透明導電体 / スパッタリング / シード層 / アナターゼ / 多結晶薄膜 / アモルファス / 結晶化 / 透明導電膜 / 2段階成膜

Research Abstract

スパッタ法を用いて作製した、NbドープTiO_2多結晶薄膜で透明導電性を実現させることに取り組んだ。H19年度は、アモルファス薄膜をアニールで結晶化させることによって、高い導電性が得られることを示した。実用的な透明導電体に要求される抵抗率(ρ=5×10^<-4>Ωcm)に迫るρ=6.5×10^<-4>Ωcmを得ることに成功した。H21年度は、アニールを省略し、直接ガラス上に形成した多結晶薄膜で透明導電性を発現させることに取り組んだ。「セルフシード層法」という手法を開発し、ρ=1.1×10^<-3>Ωcmを得ることができた。本研究により、TiO_2系透明導電体の実用を視野に入れてもよい状況になってきた。

Research Products

• [Journal Article] Fabrication of TiO_2-based transparent conducting oxide on glass and polyimide substrates (2009)
  • Author(s): T. Hitosugi, N. Yamada, N. L. H. Hoang, J. Kasai, S. Nakao, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Journal Title: Thin Solid Films 517 Pages: 3106-3108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of TiO2-based transparent conducting oxide on glass and polyimide substrates (2009)
  • Author(s): T. Hitosugi
  • Journal Title: Thin Solid Films 517 Pages: 3106-3109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural electrical and optical properties of sputter-deposited Nb-doped TiO_2 (TNO) polycrystalline films (2008)
  • Author(s): N. Yamada, T. Hitosugi, N. L. H. Hoang, Y. Furubayashi, Y. Hirose, S. Konuma, T. Shimada and T. Hasegawa
  • Journal Title: Thin Solid Films 516 Pages: 5754-5757
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-temperature Fabrication of Transparent Conducting Anatase Nb-doped TiO_2 Films by Sputtering (2008)
  • Author(s): N. L. H. Hoang, N. Yamada, T. Hitosugi, J. Kasai, S. Nakao, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Journal Title: Appl. Phys. Express 1
  • NAID: 10025083405
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transparent conducting properties of anatase Ti_<0.94>Nb_<0.06>O_2 polycrystalline films on glass substrate (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi, A. Ueda, S. Nakao, N. Yamada, Y. Furubayashi, Y. Hirose, S. Konuma, T. Shimada, T. Hasegawa
  • Journal Title: Thin Solid Films 516 Pages: 5750-5753
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural study of TiO_2-based transparent conducting films (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi, N. Yamada, S. Nakao, K. Hatabayashi, T. Shimada and T. Hasegawa
  • Journal Title: J. Vac. Sci. Technol. A. 26 Pages: 1027-1029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electronic band structure of transparent conductor : Nb-doped anatase TiO_2 (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi, H. Kamisaka, K. Yamashita, H. Nogawa, Y. Furubayashi, S. Nakao, N. Yamada, A. Chikamatsu, H. Kumigashira, M. Oshima, Y. Hirose, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Journal Title: Appl. Phys. Express 1
  • NAID: 10025083052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アナターゼ型TiO_2系透明導電体の新展開 (2008)
  • Author(s): 山田直臣、一杉太郎、長谷川哲也
  • Journal Title: 表面科学 29巻1号 Pages: 25-30
  • NAID: 10020124677
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NbドープTiO_2(TNO)多結晶薄膜-ITO透明導電体の代替技術 (2008)
  • Author(s): 山田直臣、一杉太郎、長谷川哲也
  • Journal Title: 金属 78巻1号 Pages: 26-32
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] スパッタ法による二酸化チタン系透明導電膜の成膜技術と特性 (2008)
  • Author(s): 山田直臣、一杉太郎、長谷川哲也
  • Journal Title: J. Vac. Soc. Jpn. 51巻9号 Pages: 602-607
  • NAID: 10024327719
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural, electrical and optical properties of sputter-deposited Nb-doped TiO2 (TNO) polycrystalline films (2008)
  • Author(s): N. Yamada
  • Journal Title: Thin Solid Films 516 Pages: 5754-5757
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-temperature Fabrication of Transparent Conducting Anatase Nb-doped TiO2 Films by Sputtering (2008)
  • Author(s): N. L. H. Hoang
  • Journal Title: Appl. Phys. Express 1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transparent conducting properties of anatase Ti_<0.94>NB_<0.06>O_2 polycrystalline films on glass substrate (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi
  • Journal Title: Thin Solid Films 1 Pages: 5750-5753
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural study of TiO_2-based transparent conducting films (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi
  • Journal Title: J. Vac. Sci. Technol. B 26 Pages: 1027-1029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electronic band structure of transparent conductor : Nb-doped anatase TiO_2 (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi
  • Journal Title: Appl. Phys. Express 1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アナターゼ型TiO2系透明導電体の新展開 (2008)
  • Author(s): 山田 直臣
  • Journal Title: 表面科学 29 Pages: 25-30
  • NAID: 130004486447
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NbドープTiO2(TNO)多結晶薄膜-ITO透明導電体の代替技術 (2008)
  • Author(s): 山田 直臣
  • Journal Title: 金属 78 Pages: 26-32
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] スパッタ法による二酸化チタン系透明導電膜の成膜技術と特性 (2008)
  • Author(s): 山田 直臣
  • Journal Title: J. Vac. Soc. Jpn. 51 Pages: 602-608
  • NAID: 10024327719
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural, electrical and optical properties of sputter-deposited Nb-doped TiO_2 (TNO) polycrystalline fims (2008)
  • Author(s): N. Yamada, T. Hitosugi, N. L. H. Hoang, Y. Furubayashi, Y. Hirose, S. Konuma, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Journal Title: Thin Solid Films (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transparent conducting properties of anatase Ti_<0.94> Nb_<0.06>O_2 polycrystalline films on glass substrate (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi, A. Ueda, S. Nakao, N. Yamada, Y. Furubayasbi, Y. Hirose, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Journal Title: Thin Solid Fims (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of Low Resistivity Nb-doped TiO_2 Transparent Condutive Polycrystalline Films on Glass by Reactive Sputtering (2007)
  • Author(s): N. Yamada, T. Hitosugi, N. L. H. Hoang, Y. Furubayashi, Y. Hirose, T. Shimada, and T. Hasegewa
  • Journal Title: Japanese Journal Applied Physics 46 Pages: 5275-5275
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transport properties of d-electron-based transparent conducting oxide: Anatase Ti_<1-x>NbxO_2 (2007)
  • Author(s): Y. Furubayashi, N. Yamada, Y. Hirose, Y. Yamamoto, M. Otani, T. Hitosugi, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Journal Title: Journal of Applied Physics 101 Pages: 93705-93705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of highly conductive Ti_<1-x> NbxO_2 polycrystalline films on glass substrates via crystallization of amorphous phase grown by pulsed laser deposition (2007)
  • Author(s): T. Hitosugi, A. Ueda, S. Nakao, N. Yamada, Y. Furubayasbi, Y. Hirose, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Journal Title: Applied Physics Letters 90 Pages: 212106-212106
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct growth of transparent conducting Nb-doped anatase TiO_2 (TNO) polycrystalline films on glass
  • Author(s): N. Yamada, T. Hitosugi, J. Kasai, N. L. H. Hoang, S. Nakao, Y. Hirose, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Journal Title: J. Appl. Phys. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Growth of conductive Nb-doped anatase TiO_2 thin films on glass using seed layers (2008)
  • Author(s): N. Yamada, T. Hitosugi, S. Nakao, J. Kasai, Y. Hirose, N. L. H. Hoang, T. Shimada and T. Hasegawa
  • Organizer: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • Place of Presentation: ボストン
  • Year and Date: 2008-12-01
• [Presentation] Large electron mass anisotropy in anatase Ti_<1-x>Nb_xO_2 transparent conductor (2008)
  • Author(s): Y. Hirose, N. Yamada, S. Nakao, T. Hitosugi, T. Shimada S. Konuma, and T. Hasegawa
  • Organizer: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • Place of Presentation: ボストン
  • Year and Date: 2008-12-01
• [Presentation] Low-temperature Fabrication of Transparent Conductive Polycrystalline Nb-doped TiO_2 by sputtering (2008)
  • Author(s): N. L. H. Hoang, N. Yamada, T. Hitosugi, J. Kasai, S. Nakao, T. Shimada and T. Hasegawa
  • Organizer: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • Place of Presentation: ボストン
  • Year and Date: 2008-12-01
• [Presentation] Growth of conductive Nb-doped anatase TiO_2 thin films on glass using seed layers (2008)
  • Author(s): N. Yamada
  • Organizer: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • Place of Presentation: Hynes Convention Center(Boston)
  • Year and Date: 2008-12-01
• [Presentation] Large electron mass anisotropy in anatase Ti_<1-x>Nb_xO_2 transparent conductor (2008)
  • Author(s): Y. Hirose
  • Organizer: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • Place of Presentation: Hynes Convention Center(Boston)
  • Year and Date: 2008-12-01
• [Presentation] Low-temperature Fabrication of Transparent Conductive Polycrystalline Nb-doped TiO_2 by sputtering (2008)
  • Author(s): N. L. H. Hoang
  • Organizer: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • Place of Presentation: Hynes Convention Center (Boston)
  • Year and Date: 2008-12-01
• [Presentation] Development of TiO_2-based transparent conducting oxide on glass (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi, N. Yamada, N. L. H. Hoang, J. Kasai, S. Nakao, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Organizer: 2nd International Symposium on Transparent Conductive Oxides
  • Place of Presentation: Greece
  • Year and Date: 2008-10-25
• [Presentation] Development of TiO_2-based transparent conducting oxide on glass substrate (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi
  • Organizer: 2nd International Symposium on Transparent Conductive Oxides
  • Place of Presentation: Hersonissos (Greece)
  • Year and Date: 2008-10-25
• [Presentation] 大気アニールによる低抵抗Nb : TiO_2透明導電薄膜の作製 (2008)
  • Author(s): 中尾祥一郎、一杉太郎、山田直臣、笠井淳平、廣瀬靖、島田敏宏、長谷川哲也
  • Organizer: 2008年秋季 第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2008-09-03
• [Presentation] Nb低濃度保護層によるNb : TiO_2薄膜の導電性の酸素雰囲気における熱耐性向上 (2008)
  • Author(s): 中尾祥一郎、一杉太郎、山田直臣、笠井淳平、廣瀬靖、島田敏宏、長谷川哲也
  • Organizer: 2008年秋季 第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2008-09-03
• [Presentation] スパッタ法によるGaN(0001)上へのアナターゼ型NbドープTiO_2透明導電膜の作製 (2008)
  • Author(s): 笠井淳平、一杉太郎、山田直臣、中尾祥一郎、廣瀬靖、島田敏宏、守山実希、長谷川哲也
  • Organizer: 2008年秋季 第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2008-09-03
• [Presentation] 大気アニールによる低抵抗Nb : TiO2透明導電薄膜の作製 (2008)
  • Author(s): 中尾祥一郎
  • Organizer: 2008年冬期 第69回 応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2008-09-03
• [Presentation] Nb低濃度保護層によるNb : TiO2薄膜の導電性の酸素雰囲気における熱耐性向上 (2008)
  • Author(s): 中尾祥一郎
  • Organizer: 2008年冬期 第69回 応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2008-09-03
• [Presentation] スパッタ法によるGaN(0001)上へのアナターゼ型NbドープTiO2透明導電膜の作製 (2008)
  • Author(s): 笠井淳平
  • Organizer: 2008年冬期 第69回 応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2008-09-03
• [Presentation] Fabrication of TiO_2-based transparent conducting oxide on glass and polyimide substrates (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi, N. Yamada, N. L. H. Hoang, J. Kasai, S. Nakao, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Organizer: 7th International Conference on Coatings on Glass and Plastics (ICCG7)
  • Place of Presentation: Netherlands
  • Year and Date: 2008-06-15
• [Presentation] Fabrication of TiO_2-based transparent conducting oxide on glass and polyimide substrates (2008)
  • Author(s): T. Hitosugi
  • Organizer: 7th International Conference on Coatings on Glass and Plastics (ICCG7)
  • Place of Presentation: NH Conference Centre Koningshof (Netherlands)
  • Year and Date: 2008-06-15
• [Presentation] 低級酸化物ターゲットを用いたTi_<0.94>Nb_<0.06>O_2(TNO)透明導電膜のスパッタ成膜 (2008)
  • Author(s): 山田直臣, ほか
  • Organizer: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学(千葉県)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] レーザー光照射によるTiO_2系透明導電膜の結晶化 (2008)
  • Author(s): 木村賢一、一杉太郎、山田直臣、中尾祥一郎、ホァンゴク ラン フン、島田敏宏、長谷川哲也
  • Organizer: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学(千葉県)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] 大気アニールによる多結晶Nb : TiO_2透明導電薄膜の作製 (2008)
  • Author(s): 中尾祥一郎、一杉太郎、山田直臣、笠井淳平、廣瀬靖、島田敏宏、長谷川哲也
  • Organizer: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学(千葉県)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] シード層導入によるアナターゼ型TiO_2薄膜のエピタキシャル成長 (2008)
  • Author(s): 奥本高行、一杉太郎、廣瀬靖、中尾祥一郎、山田直臣、笠井淳平、島田敏弘、長谷川哲也
  • Organizer: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学(千葉県)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] 低級酸化物ターゲットを用いたTi_<0.94>Nb_<0.06>O_2(TNO)透明導電膜のスパッタ成膜 (2008)
  • Author(s): 山田 直臣, 一杉 太郎, 笠井 淳平, ホァン ゴクラン フン, 中尾 祥一郎, 廣瀬 靖, 島甲 敏宏, 長谷川 哲也
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学 理工学部 船橋キヤンパス
• [Presentation] 大気アニールによる多結晶Nb:TiO_2透明導電薄膜の作製 (2008)
  • Author(s): 中尾 祥一郎, 一杉 太郎, 山田 直臣, 笠井 淳平, 廣瀬 靖, 島田 敏宏, 長谷川 哲也
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部船橋キヤンパス
• [Presentation] レーザー光照射によるTiO_2系透明導電膜の結晶化 (2008)
  • Author(s): 木村 賢一, 一杉 太郎, 山田 直臣, 中尾 祥一郎, ホァンゴクランフン, 島田 敏宏, 長谷川 哲也
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部船橋キヤンパス
• [Presentation] シード層導入によるアナターゼ型TiO_2薄膜のエピタキシャル成長 (2008)
  • Author(s): 奥本 高行, 一杉 太郎, 廣瀬 靖, 中尾 祥一郎, 山田 直臣, 笠井 淳平, 島田 敏弘, 長谷川 哲也
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部船橋キヤンパス
• [Presentation] 2段階スパッタ法による透明導電性NbドープTiO_2多結晶薄膜の作製 (2007)
  • Author(s): 山田 直臣, 笠井 淳平, 一杉 太郎, ホアン ゴクラン フン, 中尾 祥一郎, 廣瀬 靖, 古林 寛, 島田 敏広, 長谷川 哲也
  • Organizer: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工大
• [Presentation] Sputter deposition of Nb-doped TiO_2 (TNO) polycrystalline films for a transparent conductive oxide (2007)
  • Author(s): N. Yamada, T. Hitosugi, N. L. H. Hoang, Y. Furubayashi, Y. Hirose, T. Shimada and T. Hasegawa
  • Organizer: 5th International Symposium on Transparent Oxide Thin Films for Electronics and Optics
  • Place of Presentation: 湘南国際村センター
• [Presentation] Niobium-doped Anatase Titanium Oxide Transparent Conducting Films (2007)
  • Author(s): N. Yamada, N. L. H. Hoang, J. Kasai, T. Hitosugi, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • Organizer: 17th Intternational Photovoltaic Science and Engineeing Conference
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
• [Presentation] スパッタ法による様々な基板上へのNb:TiO_2(TNO)透明導電膜の作製 (2007)
  • Author(s): ホァンゴクランフン, 一杉 太郎, 山田 直臣, 笠井 淳平, 古林 寛, 島田 敏弘, 長谷川 哲也
  • Organizer: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工大
• [Presentation] 非晶質Nb:TiO_2の成膜時酸素分圧とアニール後の電気伝導性の相関 (2007)
  • Author(s): 中尾 祥一郎, 一杉 太郎, 山田 直臣, 古林 寛, 廣瀬 靖, 島田 敏宏, 長谷川 哲也
  • Organizer: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工大
• [Presentation] アナターゼ型TiO_2系透明導電体の透明導電メカニズム (2007)
  • Author(s): 一杉 太郎, 神坂 英幸, 山下 晃一, 近松 彰, 組頭 広志, 尾嶋 正治, 能川 玄之, 鶴浜 哲一, ホァンゴクランフン, 中尾 祥一郎, 古林 寛, 笠井 淳平, 広瀬 靖, 山田 直臣, 島田 敏宏, 長谷川 哲也
  • Organizer: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工大
• [Presentation] ルチル型TiO_2の固相エピタキシャル成長 (2007)
  • Author(s): 奥本 高行, 一杉 太郎, 中尾 祥一郎, 笠井 淳平, 山田 直臣, 島田 敏宏, 長谷川 哲也
  • Organizer: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工大
• [Presentation] アナターゼTiO_2(102)エピタキシャル薄膜の異方性評価 (2007)
  • Author(s): 廣瀬 靖, 山田 直臣, 中尾 祥一郎, 一杉 太郎, 島田 敏宏, 長谷川 哲也
  • Organizer: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工大
• [Presentation] ガラス上へのTiO_2系透明導電体の作製と評価 (2007)
  • Author(s): ホァンゴクランフン, 一杉 太郎, 山田 直臣, 笠井 淳平, 中尾 祥一郎, 島田 敏宏, 長谷川 哲也
  • Organizer: 第46回セラミックス基礎科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
• [Presentation] Transparent conductive Ti_<1-x>NbxO_2 polycrystalline films on glass substrates fabricated via crystallization of amorphous phase (2007)
  • Author(s): T. Hitosugi, A. Ueda, S. Nakao, N. Yamada, Y. Furubayashi, Y. Hirose, T. Shimada and T. Hasegawa
  • Organizer: 5th International Symposium on Transparent Oxide Thin Films for Electronics and Optics
  • Place of Presentation: 湘南国際村センター
• [Presentation] Electronic and Optical Properties of TiO_2-based Transparent Conducting Oxide (2007)
  • Author(s): T. Hitosugi, N. Yamada, Y. Furubayasbi, S. Nakao, Y. Hirose, A. Ueda, T. Shimnada, T. Hasegawa
  • Organizer: AVS 54th International Symposium
  • Place of Presentation: シアトル
• [Remarks]
  • URL: http://www.newkast.or.jp/TNO/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.newkast.or.jp/innovation/kenkyusitu/k_project/tg_group.html