多結晶二酸化チタン薄膜の透明導電性の実現

• 研究課題/領域番号: 19760475
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: (財)神奈川科学技術アカデミー
• 研究代表者: 山田 直臣 財団法人神奈川科学技術アカデミー, 重点研究室透明機能材料グループ, 研究員 (50398575)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 3,710千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 510千円); 2008年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2007年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: 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

研究概要

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。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of TiO_2-based transparent conducting oxide on glass and polyimide substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi, N. Yamada, N. L. H. Hoang, J. Kasai, S. Nakao, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: Thin Solid Films 517 ページ: 3106-3108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of TiO2-based transparent conducting oxide on glass and polyimide substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi
  • 雑誌名: Thin Solid Films 517 ページ: 3106-3109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural electrical and optical properties of sputter-deposited Nb-doped TiO_2 (TNO) polycrystalline films (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Yamada, T. Hitosugi, N. L. H. Hoang, Y. Furubayashi, Y. Hirose, S. Konuma, T. Shimada and T. Hasegawa
  • 雑誌名: Thin Solid Films 516 ページ: 5754-5757
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature Fabrication of Transparent Conducting Anatase Nb-doped TiO_2 Films by Sputtering (2008)
  • 著者名/発表者名: N. L. H. Hoang, N. Yamada, T. Hitosugi, J. Kasai, S. Nakao, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 1
  • NAID: 10025083405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transparent conducting properties of anatase Ti_<0.94>Nb_<0.06>O_2 polycrystalline films on glass substrate (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi, A. Ueda, S. Nakao, N. Yamada, Y. Furubayashi, Y. Hirose, S. Konuma, T. Shimada, T. Hasegawa
  • 雑誌名: Thin Solid Films 516 ページ: 5750-5753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural study of TiO_2-based transparent conducting films (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi, N. Yamada, S. Nakao, K. Hatabayashi, T. Shimada and T. Hasegawa
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. A. 26 ページ: 1027-1029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic band structure of transparent conductor : Nb-doped anatase TiO_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 1
  • NAID: 10025083052
  • 査読あり
• [雑誌論文] アナターゼ型TiO_2系透明導電体の新展開 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田直臣、一杉太郎、長谷川哲也
  • 雑誌名: 表面科学 29巻1号 ページ: 25-30
  • NAID: 10020124677
  • 査読あり
• [雑誌論文] NbドープTiO_2(TNO)多結晶薄膜-ITO透明導電体の代替技術 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田直臣、一杉太郎、長谷川哲也
  • 雑誌名: 金属 78巻1号 ページ: 26-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 山田直臣、一杉太郎、長谷川哲也
  • 雑誌名: J. Vac. Soc. Jpn. 51巻9号 ページ: 602-607
  • NAID: 10024327719
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural, electrical and optical properties of sputter-deposited Nb-doped TiO2 (TNO) polycrystalline films (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Yamada
  • 雑誌名: Thin Solid Films 516 ページ: 5754-5757
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature Fabrication of Transparent Conducting Anatase Nb-doped TiO2 Films by Sputtering (2008)
  • 著者名/発表者名: N. L. H. Hoang
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transparent conducting properties of anatase Ti_<0.94>NB_<0.06>O_2 polycrystalline films on glass substrate (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi
  • 雑誌名: Thin Solid Films 1 ページ: 5750-5753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural study of TiO_2-based transparent conducting films (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. B 26 ページ: 1027-1029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic band structure of transparent conductor : Nb-doped anatase TiO_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 1
  • 査読あり
• [雑誌論文] アナターゼ型TiO2系透明導電体の新展開 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田 直臣
  • 雑誌名: 表面科学 29 ページ: 25-30
  • NAID: 130004486447
  • 査読あり
• [雑誌論文] NbドープTiO2(TNO)多結晶薄膜-ITO透明導電体の代替技術 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田 直臣
  • 雑誌名: 金属 78 ページ: 26-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 山田 直臣
  • 雑誌名: J. Vac. Soc. Jpn. 51 ページ: 602-608
  • NAID: 10024327719
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural, electrical and optical properties of sputter-deposited Nb-doped TiO_2 (TNO) polycrystalline fims (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Yamada, T. Hitosugi, N. L. H. Hoang, Y. Furubayashi, Y. Hirose, S. Konuma, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: Thin Solid Films (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transparent conducting properties of anatase Ti_<0.94> Nb_<0.06>O_2 polycrystalline films on glass substrate (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi, A. Ueda, S. Nakao, N. Yamada, Y. Furubayasbi, Y. Hirose, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: Thin Solid Fims (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Low Resistivity Nb-doped TiO_2 Transparent Condutive Polycrystalline Films on Glass by Reactive Sputtering (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Yamada, T. Hitosugi, N. L. H. Hoang, Y. Furubayashi, Y. Hirose, T. Shimada, and T. Hasegewa
  • 雑誌名: Japanese Journal Applied Physics 46 ページ: 5275-5275
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport properties of d-electron-based transparent conducting oxide: Anatase Ti_<1-x>NbxO_2 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Furubayashi, N. Yamada, Y. Hirose, Y. Yamamoto, M. Otani, T. Hitosugi, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 101 ページ: 93705-93705
  • 査読あり
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi, A. Ueda, S. Nakao, N. Yamada, Y. Furubayasbi, Y. Hirose, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 90 ページ: 212106-212106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct growth of transparent conducting Nb-doped anatase TiO_2 (TNO) polycrystalline films on glass
  • 著者名/発表者名: N. Yamada, T. Hitosugi, J. Kasai, N. L. H. Hoang, S. Nakao, Y. Hirose, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Growth of conductive Nb-doped anatase TiO_2 thin films on glass using seed layers (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Yamada, T. Hitosugi, S. Nakao, J. Kasai, Y. Hirose, N. L. H. Hoang, T. Shimada and T. Hasegawa
  • 学会等名: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: ボストン
  • 年月日: 2008-12-01
• [学会発表] Large electron mass anisotropy in anatase Ti_<1-x>Nb_xO_2 transparent conductor (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirose, N. Yamada, S. Nakao, T. Hitosugi, T. Shimada S. Konuma, and T. Hasegawa
  • 学会等名: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: ボストン
  • 年月日: 2008-12-01
• [学会発表] Low-temperature Fabrication of Transparent Conductive Polycrystalline Nb-doped TiO_2 by sputtering (2008)
  • 著者名/発表者名: N. L. H. Hoang, N. Yamada, T. Hitosugi, J. Kasai, S. Nakao, T. Shimada and T. Hasegawa
  • 学会等名: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: ボストン
  • 年月日: 2008-12-01
• [学会発表] Growth of conductive Nb-doped anatase TiO_2 thin films on glass using seed layers (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Yamada
  • 学会等名: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center(Boston)
  • 年月日: 2008-12-01
• [学会発表] Large electron mass anisotropy in anatase Ti_<1-x>Nb_xO_2 transparent conductor (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirose
  • 学会等名: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center(Boston)
  • 年月日: 2008-12-01
• [学会発表] Low-temperature Fabrication of Transparent Conductive Polycrystalline Nb-doped TiO_2 by sputtering (2008)
  • 著者名/発表者名: N. L. H. Hoang
  • 学会等名: 2008 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center (Boston)
  • 年月日: 2008-12-01
• [学会発表] Development of TiO_2-based transparent conducting oxide on glass (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi, N. Yamada, N. L. H. Hoang, J. Kasai, S. Nakao, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Transparent Conductive Oxides
  • 発表場所: Greece
  • 年月日: 2008-10-25
• [学会発表] Development of TiO_2-based transparent conducting oxide on glass substrate (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Transparent Conductive Oxides
  • 発表場所: Hersonissos (Greece)
  • 年月日: 2008-10-25
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2008年秋季 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(愛知県)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2008年秋季 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(愛知県)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2008年秋季 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(愛知県)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] 大気アニールによる低抵抗Nb : TiO2透明導電薄膜の作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中尾祥一郎
  • 学会等名: 2008年冬期 第69回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(愛知県)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 中尾祥一郎
  • 学会等名: 2008年冬期 第69回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(愛知県)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 笠井淳平
  • 学会等名: 2008年冬期 第69回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(愛知県)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] Fabrication of TiO_2-based transparent conducting oxide on glass and polyimide substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi, N. Yamada, N. L. H. Hoang, J. Kasai, S. Nakao, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • 学会等名: 7th International Conference on Coatings on Glass and Plastics (ICCG7)
  • 発表場所: Netherlands
  • 年月日: 2008-06-15
• [学会発表] Fabrication of TiO_2-based transparent conducting oxide on glass and polyimide substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi
  • 学会等名: 7th International Conference on Coatings on Glass and Plastics (ICCG7)
  • 発表場所: NH Conference Centre Koningshof (Netherlands)
  • 年月日: 2008-06-15
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 山田直臣, ほか
  • 学会等名: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学(千葉県)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] レーザー光照射によるTiO_2系透明導電膜の結晶化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学(千葉県)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学(千葉県)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学(千葉県)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学 理工学部 船橋キヤンパス
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キヤンパス
• [学会発表] レーザー光照射によるTiO_2系透明導電膜の結晶化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キヤンパス
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キヤンパス
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工大
• [学会発表] Sputter deposition of Nb-doped TiO_2 (TNO) polycrystalline films for a transparent conductive oxide (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Yamada, T. Hitosugi, N. L. H. Hoang, Y. Furubayashi, Y. Hirose, T. Shimada and T. Hasegawa
  • 学会等名: 5th International Symposium on Transparent Oxide Thin Films for Electronics and Optics
  • 発表場所: 湘南国際村センター
• [学会発表] Niobium-doped Anatase Titanium Oxide Transparent Conducting Films (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Yamada, N. L. H. Hoang, J. Kasai, T. Hitosugi, T. Shimada, and T. Hasegawa
  • 学会等名: 17th Intternational Photovoltaic Science and Engineeing Conference
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工大
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工大
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工大
• [学会発表] ルチル型TiO_2の固相エピタキシャル成長 (2007)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工大
• [学会発表] アナターゼTiO_2(102)エピタキシャル薄膜の異方性評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工大
• [学会発表] ガラス上へのTiO_2系透明導電体の作製と評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第46回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
• [学会発表] Transparent conductive Ti_<1-x>NbxO_2 polycrystalline films on glass substrates fabricated via crystallization of amorphous phase (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi, A. Ueda, S. Nakao, N. Yamada, Y. Furubayashi, Y. Hirose, T. Shimada and T. Hasegawa
  • 学会等名: 5th International Symposium on Transparent Oxide Thin Films for Electronics and Optics
  • 発表場所: 湘南国際村センター
• [学会発表] Electronic and Optical Properties of TiO_2-based Transparent Conducting Oxide (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hitosugi, N. Yamada, Y. Furubayasbi, S. Nakao, Y. Hirose, A. Ueda, T. Shimnada, T. Hasegawa
  • 学会等名: AVS 54th International Symposium
  • 発表場所: シアトル
• [備考]
  • URL: http://www.newkast.or.jp/TNO/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.newkast.or.jp/innovation/kenkyusitu/k_project/tg_group.html