複合金属酸化物透明導電性薄膜の物性と特性制御に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650033
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 南 内嗣 金沢工業大学, 工学部, 教授 (70113032)
• 研究分担者: 宮田 俊弘 金沢工業大学, 工学部, 助教授 (30257448)
• キーワード: 透明導電膜 / 多元系複合酸化物 / マグネトロンスパッタリング

研究概要

本研究は、新規な透明導電膜材料である多元系(複合)金属酸化物の物性を明らかにすると共に、特定の用途に適合する透明導電膜特性(性能)を実現するための材料設計手法確立することにある。平成12年度は以下に述べる研究実績を上げることが出来た。
平成11年度までに確立した、ZnO及びIn_2O_3、ZnO及びSnO_2もしくはIn_2O_3の焼成粉末ターゲット作製技術及び高冷却効率のカソードを有するマグネトロンスパッタ装置を駆使して、低抵抗率Zn_2In_2O_5薄膜、ZnSnO_3薄膜及びIn_4Sn_3O_<12>薄膜を作製し、その物性について詳細に検討した結果、透明導電性材料同士の組み合わせにおいては、膜の全組成範囲において透明導電膜が実現できることを明らかに出来た。また、それら複合金属酸化物透明導電膜の電気的特性、光学的特性、化学的特性及び物理的特性等の諸物性を明らかにし、加えてそれらの膜の仕事関数の組成依存性を明らかにした。さらに、透明導電膜の各種デバイスへの応用時の重要となる膜の高温耐性については、基本的には膜を構成する金属元素に支配され、膜組成、特にSnの組成比によって制御でき、高温基板上に作製するほど優れた高温耐性を実現できることを明らかに出来た。
さらに、透明導電膜への不純物添加効果についても詳細に検討した結果、各種透明導電膜に対して複数の不純物を共添加することにより、膜の電気的特性および光学的特性を損なうことなく、膜の化学的特性を制御することを実現できた。以上の研究成果を上げることが出来たことから、本研究の目的は十分達成できたものと考える。

研究成果

• [文献書誌] T.Miyata,T.Yamamoto,T.Minami: "Zn-co-doped ITO Films Prepared by DC Magnetron Sputtering"Extended Abstract of Int.Workshop on Opto-Electronic Oxides : Materials and Processing. 25-29 (1999)
• [文献書誌] T,Minami,T.Yamamoto,T.Miyata: "Transparent and Conducting Znic-co-doped ITO Films Prepared by Magnetron : Sputtering"Superficies y Vacio. 9. 65-69 (1999)
• [文献書誌] T.Minami,T.Miyata,H.Toda,S.Suzuki: "In203 Based Multicomponent Oxide Transparent Conducting Films Prepared by r.f. Magnetron Sputtering"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 623. 211-221 (2000)
• [文献書誌] T.Minami,T.Yamamoto,Y.Toda,T.Miyata: "Transparent conducting Zinc-co-doped ITO Films Prepared by Magnetron Sputtering"Thin Solid Films. 373. 189-194 (2000)
• [文献書誌] T.Minami,S.Suzuki,T.Miyata: "Electrical Conduction Mechanism of Highly Transparent and Conductive ZnO Thin Films"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. (in press).
• [文献書誌] T.Minami,S.Suzuki,T.Miyata: "Transparent Conducting impurity-co-doped ZnO : Al thin Films prepared by magnetron Sputtering"Thin Solid Films. (in press).