(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられ、結晶構造におけるａ軸長さが４．５〜５．０オングストロームの範囲であり、結晶構造としてルチル構造を有する固溶体を含み、結晶成長を制御するシード層と、
前記シード層上に設けられ、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を含む導電層と
を備え、前記固溶体の組成として、ＴｉＯ２、ＮｂＯ２、ＭｇＦ２及びＳｎＯ２のうち少なくとも２つが用いられることを特徴とする導電体基板。
【請求項２】
前記基板は、非晶質基板である
ことを特徴とする請求項１に記載の導電体基板。
【請求項３】
前記基板は、ガラス基板である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電体基板。
【請求項４】
基板と、
前記基板上に設けられ、結晶構造としてルチル構造を有するＴｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２を含み、結晶成長を制御するシード層と、
前記シード層上に設けられ、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を含む導電層と
を備えることを特徴とする導電体基板。
【請求項５】
前記Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２におけるｙが０である
ことを特徴とする請求項４に記載の導電体基板。
【請求項６】
前記Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯ２におけるｘが０．４５である
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の導電体基板。
【請求項７】
前記酸化スズ系透明導電体の結晶は、ＷをドープしたＳｎＯ２からなる
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の導電体基板。
【請求項８】
ＴｉＯ２粉末と、Ｎｂ２Ｏ５粉末とを、ＮｂとＴｉの原子比が０．４５：０．５５となるように混合し、その混合粉末を加熱成形してなるＮｂ：ＴｉＯ２焼結体を用いて、物理気相蒸着法により、基板上に結晶成長を制御するシード層を形成するシード層形成ステップと、
前記シード層上に、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させる結晶成長ステップと、
を含み、
前記シード層形成ステップは、前記シード層として結晶構造がルチル構造を有する固溶体を含む層を形成する
ことを特徴とする導電体基板の製造方法。
【請求項９】
前記酸化スズ系透明導電体の結晶は、ＷをドープしたＳｎＯ２からなる
ことを特徴とする請求項８に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の導電体基板を備えることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載のデバイスを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の導電体基板を備えることを特徴とする太陽電池パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス、電子機器及び太陽電池パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示パネルの大型化および小型携帯化へのニーズが高くなっている。これを実現するためには、表示素子の低消費電力化が必要となり、可視光線透過率が高く、かつ抵抗値が低い透明電極の適用が不可欠になる。特に、最近開発されつつある有機エレクトロルミネッセンス素子は、自発光タイプであり、小型携帯端末への適用においては有効であるが、電流駆動で消費電力が大きいという問題点がある。また、現在、市場に広まりつつあるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、および次世代のディスプレイとして開発されつつあるフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）は、高消費電力な構造であるという問題点がある。これらの点から、透明導電性薄膜の低抵抗化への期待は大きい。
【０００３】
また、近年、太陽電池が脱炭素化社会の中心技術として非常に期待されている。太陽電池は基板上に透明導電体が形成された構成となっている。太陽電池において、透明導電体は変換効率を決める重要な要素である。昨今では、太陽光の成分のうち赤外領域を用いる技術が開発されている。このため、透明導電体においては、赤外領域における透明性が強く求められている。これに対して、例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１及び非特許文献２に示されるように、高移動度の透明導電体を用いると高い赤外透明性が得られることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／１４６６９３号パンフレット
【特許文献２】特開２０１０−２３１９７２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｔ．  Ｋｏｉｄａ，  Ｈ．  Ｆｕｊｉｗａｒａ，  ａｎｄ  Ｍ．  Ｋｏｎｄｏ：  Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ４６  （２００７）  Ｌ６８５．
【非特許文献２】Ｔ．  Ｋｏｉｄａ，  Ｈ．  Ｆｕｊｉｗａｒａ，  ａｎｄ  Ｍ．  Ｋｏｎｄｏ：  Ｓｏｌ．  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｔｅｒ．  Ｓｏｌ．  Ｃｅｌｌｓ  ９３  （２００９）  ８５１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来では、酸化インジウムを用いた透明導電体であってドーパントとして特別な元素（特許文献１、非特許文献１及び非特許文献２の場合は水素）を用いることで高移動で赤外まで透明な透明導電体が作製されてはいるものの、現段階で実用化は容易ではない。これに対して、実用的に多用されている、例えば酸化スズ系などの材料を用いた透明導電体が求められている。
【０００７】
また、特許文献２には、ルチル構造を有する物質の固溶体をシード層として用いる点については記載があるものの、シード層の最適組成については言及されておらず、また、赤外透明性についても言及されていない。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス、電子機器及び太陽電池パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る導電体基板は、基板と、前記基板上に設けられ、結晶構造におけるａ軸長さが４．５〜５．０オングストロームの範囲であり、結晶構造としてルチル構造を有する固溶体を含み、結晶成長を制御するシード層と、前記シード層上に設けられ、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を含む導電層とを備え、前記固溶体の組成として、ＴｉＯ２、ＮｂＯ２、ＭｇＦ２及びＳｎＯ２のうち少なくとも２つが用いられることを特徴とする。
上記の導電体基板は、前記基板が、非晶質基板であることを特徴とする。
上記の導電体基板は、前記基板が、ガラス基板であることを特徴とする。
本発明に係る導電体基板は、基板と、前記基板上に設けられ、結晶構造としてルチル構造を有するＴｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２を含み、結晶成長を制御するシード層と、前記シード層上に設けられ、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を含む導電層とを備えることを特徴とする。
上記の導電体基板は、前記Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２におけるｙが０であることを特徴とする。
上記の導電体基板は、前記Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯ２におけるｘが０．４５であることを特徴とする。
上記の導電体基板は、前記酸化スズ系透明導電体の結晶が、ＷをドープしたＳｎＯ２からなることを特徴とする。
本発明に係る導電体基板の製造方法は、ＴｉＯ２粉末と、Ｎｂ２Ｏ５粉末とを、ＮｂとＴｉの原子比が０．４５：０．５５となるように混合し、その混合粉末を加熱成形してなるＮｂ：ＴｉＯ２焼結体を用いて、物理気相蒸着法により、基板上に結晶成長を制御するシード層を形成するシード層形成ステップと、前記シード層上に、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させる結晶成長ステップと、を含み、前記シード層形成ステップは、前記シード層として結晶構造がルチル構造を有する固溶体を含む層を形成することを特徴とする。
上記の導電体基板の製造方法は、前記酸化スズ系透明導電体の結晶が、ＷをドープしたＳｎＯ２からなることを特徴とする。
本発明に係るデバイスは、上記の導電体基板を備えることを特徴とする。
本発明に係る電子機器は、上記のデバイスを備えることを特徴とする。
本発明に係る太陽電池パネルは上記の導電体基板を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、基板と、当該基板上に設けられ、結晶構造におけるａ軸長さが４．５〜５．０オングストロームの範囲であり、結晶構造としてルチル構造を有する固溶体を含み、結晶成長を制御するシード層と、当該シード層上に設けられ、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を含む導電層とを備えることとしたので、シード層上の酸化スズ系透明導電体の結晶は、結晶配向が制御された状態で形成されることになる。このようにシード層の組成を最適化することにより、酸化スズ系透明導電体を低抵抗化させることが可能である。また、酸化スズ系透明導電体の結晶が高移動度となるため、高い赤外透明性が得られることになる。加えて、シード層上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させることとしたので、単結晶基板を用いる必要が無く、コスト低減を図ることができる。これにより、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する導電体基板を得ることができる。
【００１１】
上記の導電体基板は、前記基板は、非晶質基板であることを特徴とする。  
本発明によれば、基板として非晶質基板を用いることにより、低コスト化が可能となる。
【００１２】
上記の導電体基板は、前記基板は、ガラス基板であることを特徴とする。  
本発明によれば、基板としてガラス基板を用いることにより、低コスト化が可能となる。加えて、ガラス基板上に導電体を形成して用いる製品に対して幅広く適用させることができる。
【００１３】
本発明によれば、シード層が結晶構造としてルチル構造を有する固溶体を含むこととしたので、シード層上に形成される酸化スズ系透明導電体の結晶の結晶性を向上させることができる。これにより、低抵抗の導電体を得ることができる。
【００１４】
上記の導電体基板は、前記固溶体の組成として、ＴｉＯ２、ＮｂＯ２、ＭｇＦ２及びＳｎＯ２のうち少なくとも２つが用いられることを特徴とする。  
本発明によれば、シード層の組成を最適化するため、ルチル構造を有する固溶体の組成として、ＴｉＯ２、ＮｂＯ２、ＭｇＦ２及びＳｎＯ２のうち少なくとも２つを用いることとしたので、低抵抗の導電体を容易に得ることができる。
【００１５】
本発明に係る導電体基板は、基板と、前記基板上に設けられ、結晶構造としてルチル構造を有するＴｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２を含み、結晶成長を制御するシード層と、前記シード層上に設けられ、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を含む導電層とを備えることを特徴とする。
上記の導電体基板は、前記Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２におけるｙが０であることを特徴とする。
上記の導電体基板は、前記Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯ２におけるｘが０．４５であることを特徴とする。
本発明に係る導電体基板は、前記基板上に、ＴｉＯ２粉末と、Ｎｂ２Ｏ５粉末とを、ＮｂとＴｉの原子比が０．４５：０．５５となるように混合し、その混合粉末を加熱成形してなるＮｂ：ＴｉＯ２焼結体を用いて、物理気相蒸着法により形成された、結晶成長を制御するシード層と、前記シード層上に設けられ、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を含む導電層とを備えることを特徴とする。
上記の導電体基板は、前記酸化スズ系透明導電体の結晶は、ＷをドープしたＳｎＯ２からなることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る導電体基板の製造方法は、結晶構造におけるａ軸長さが４．５〜５．０オングストロームの範囲の固溶体を用いて、基板上に結晶成長を制御するシード層を形成するシード層形成ステップと、前記シード層上に、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させる結晶成長ステップとを含み、前記シード層形成ステップは、前記シード層として結晶構造がルチル構造である固溶体を含む層を形成することを特徴とする。  
本発明によれば、結晶構造におけるａ軸長さが４．５〜５．０オングストロームの範囲の固溶体を用いて、基板上に結晶成長を制御するシード層を形成し、シード層上に、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させることとしたので、シード層によって結晶成長が制御されつつ結晶性の高い酸化スズ系透明導電体の層を形成することができる。また、シード層の組成を最適化することにより、酸化スズ系透明導電体の結晶が高移動度となるように形成されるため、高い赤外透明性が得られることになる。加えて、シード層上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させることとしたので、単結晶基板を用いる必要が無く、コスト低減を図ることができる。これにより、赤外領域においても透明性を有する低抵抗の導電体基板を低コストで製造することができる。
【００１７】
上記の導電体基板の製造方法は、前記シード層形成ステップは、物理気相蒸着法を用いて前記シード層を形成することを特徴とする。
本発明によれば、物理気相蒸着法を用いてシード層を形成することとしたので、シード層を容易に形成することができる。
【００１８】
上記の導電体基板の製造方法は、前記基板として、非晶質基板を用いることを特徴とする。  
本発明によれば、基板として非晶質基板を用いることとしたので、低コストで導電体基板を製造することができる。
【００１９】
上記の導電体基板の製造方法は、前記基板として、ガラス基板を用いることを特徴とする。  
本発明によれば、基板としてガラス基板を用いることとしたので、低コストで導電体基板を製造することができる。
【００２０】
本発明によれば、シード層形成ステップにおいて、シード層として結晶構造がルチル構造を有する固溶体を含む層を形成することとしたので、シード層上に形成される酸化スズ系透明導電体の結晶の結晶性を向上させることができる。これにより、低抵抗の導電体を得ることができる。
【００２１】
上記の導電体基板の製造方法は、前記固溶体の組成として、ＴｉＯ２、ＮｂＯ２、ＭｇＦ２及びＳｎＯ２のうち少なくとも２つが用いられることを特徴とする。
本発明によれば、シード層の組成を最適化するため、ルチル構造を有する固溶体として、ＴｉＯ２、ＮｂＯ２、ＭｇＦ２及びＳｎＯ２のうち少なくとも２つが用いられるので、低抵抗の導電体を容易に得ることができる。
【００２２】
本発明に係る導電体基板の製造方法は、ＴｉＯ２粉末と、Ｎｂ２Ｏ５粉末とを、ＮｂとＴｉの原子比が０．４５：０．５５となるように混合し、その混合粉末を加熱成形してなるＮｂ：ＴｉＯ２焼結体を用いて、物理気相蒸着法により、基板上に結晶成長を制御するシード層を形成するシード層形成ステップと、前記シード層上に、（００１）配向を有する酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させる結晶成長ステップと、を含み、前記シード層形成ステップは、前記シード層として結晶構造がルチル構造を有する固溶体を含む層を形成することを特徴とする。
上記の導電体基板の製造方法は、前記酸化スズ系透明導電体の結晶は、ＷをドープしたＳｎＯ２からなることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係るデバイスは、上記の導電体基板を備えることを特徴とする。  
本発明によれば、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する導電体基板を備えることとしたので、電気特性の高いデバイスを低コストで得ることができる。
【００２４】
本発明に係る電子機器は、上記のデバイスを備えることを特徴とする。  
本発明によれば、電気特性が高く低コストのデバイスを備えることとしたので、良質の電子機器を安価で提供することができる。
【００２５】
本発明に係る太陽電池パネルは上記の導電体基板を備えることを特徴とする。  
本発明によれば、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する導電体基板を備えるので、変換効率の高い太陽電池パネルを低コストで得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス、電子機器及び太陽電池パネルを提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る導電体基板を示す概略図。
【図２】結晶構造におけるａ軸の長さとｃ軸の長さとを示す図。
【図３】パルスレーザ装置の構成を示す模式図。
【図４】本発明の実施例に係る結果を示す図。
【図５】本発明の実施例に係る結果を示す図。
【図６】本発明の実施例に係る結果を示す図。
【図７】本発明の実施例に係る結果を示す図。
【図８】本発明の実施例に係る結果を示す図。
【図９】本発明の実施例に係る結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。  
図１は導電体基板１の構成を示す断面図である。  
同図に示すように、導電体基板１は、基板１１、シード層１２及び導電層１３を有している。
【００２９】
基板１１は、例えばガラスなどの非晶質材料からなる基板である。基板１１としては、この他、例えば単結晶材料、多結晶材料、またはアモルファス材料でもよく、これらの結晶状態が混在する材料でもよい。プラスチック材料でもよい。具体例としては、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）の単結晶または多結晶からなる基板、ペロブスカイト型結晶構造またはそれと類似構造を有する岩塩型結晶からなる単結晶基板または多結晶基板、水晶基板、ノンアルカリガラス（例えば旭硝子社製、製品名：ＡＮ１００）等のガラス基板、プラスチック基板、表面に熱酸化膜が形成されたシリコン基板（熱酸化Ｓｉ基板）等の半導体基板等が挙げられる。これらは、本発明の効果を損なわない範囲でドーパント、不純物などが含まれていてもよい。本発明における基板１１の形状は特に限定されない。例えば板状の基板１１であってもよく、フィルム状であってもよい。
【００３０】
基板１１の厚さは特に限定されない。基板１１の透明性が要求される場合には例えば１ｍｍ以下が好ましい。板状の基板において機械的強度が求められ、透過率を多少犠牲にしてもよい場合であれば、１ｍｍより厚くてもよい。基板１１の厚さは、例えば０．２〜１ｍｍが好ましい。
【００３１】
基板１１は、必要に応じて研磨したものを用いることができる。ＳｒＴｉＯ３基板等の結晶性を有する基板は、研磨して用いることが好ましい。例えば研磨材としてダイヤモンドスラリーを使用して機械研磨する。機械研磨では、使用するダイヤモンドスラリーの粒径を徐々に微細化してゆき、最後に粒径約０．５μｍのダイヤモンドスラリーで鏡面研磨することが好ましい。その後、更にコロイダルシリカを用いて研磨することにより、表面粗さの二乗平均粗さ（ｒｍｓ）が１０Å（１ｎｍ）以下となるまで平坦化させてもよい。
【００３２】
シード層１２を形成する前に、基板１１を前処理してもよい。前処理は例えば以下の手順で行うことができる。まず基板をアセトン、エタノール等により洗浄する。次に、基板を高純度塩酸（例えば、ＥＬグレード、濃度３６質量％、関東化学社製）中に２分間浸す。次に、基板を純水中に移して塩酸等をすすぐ。次に、基板を新たな純水中に移し、ここで超音波洗浄を５分間行う。次に、基板を純水中から取り出し、窒素ガスを基板表面に吹き付けて水分を基板表面から除去する。これらの処理は例えば室温で行う。これらの処理により、基板表面から酸化物、有機物等が除去されると考えられる。上記の例では塩酸を使用したが、これに代えて王水、フッ酸等の酸を使用してもよい。また、酸による処理は室温下で行ってもよいし、加熱した酸を使用してもよい。
【００３３】
シード層１２は、基板１１上に設けられており、結晶成長を制御する層である。シード層１２は、結晶構造におけるａ軸長さが酸化スズ系材料と対応した物質が用いて形成されている。このような物質としては、例えば結晶構造がルチル構造である物質が挙げられる。シード層１２が結晶構造としてルチル構造を有する物質を含むことにより、シード層１２上に形成される導電層１３の結晶の結晶性が向上することとなる。このような物質として、例えばＴｉＯ２、ＮｂＯ２、ＭｇＦ２及びＳｎＯ２のうち少なくとも１つを用いることが好ましい。また、これらの物質の他に、図２のグラフ示すように、結晶構造におけるａ軸長さが酸化スズ系材料と対応する材料、すなわち、ａ軸長さが例えば酸化スズと一致するあるいは４．４〜５．０オングストロームの範囲で近似する材料を用いても構わない。近似の範囲については、シード層１２上に形成される導電層１３の配向が（００１）軸方向となる範囲とすることができる。なお、図２のグラフの横軸は結晶構造におけるａ軸の長さであり、グラフの横軸は結晶構造におけるｃ軸の長さである。
【００３４】
導電層１３は、例えば酸化スズ系の導電体からなる透明導電層である。本実施形態では、導電層１３は基板１１上に直接形成されているのではなく、シード層１２上に形成されている。シード層１２として、例えば結晶構造がルチル構造を含む層が形成されている場合、導電層１３の結晶構造は（００１）軸方向に成長した結晶構造となる。このため、導電性に優れた低抵抗の導電層１３となる。また、シード層１２として、例えば結晶構造がルチル構造である物質を含む層が形成されている場合、導電層１３は結晶性の高い層となる。このため、やはり導電性に優れた低抵抗の導電層１３となる。
【００３５】
次に、上記のように構成された導電体基板１の製造方法を説明する。  
導電体基板１は、基板１１上に結晶成長を制御するシード層１２を形成するシード層形成ステップと、シード層１２上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させ、導電層１３を形成する結晶成長ステップとを経て製造される。
【００３６】
シード層形成ステップでは、例えばパルスレーザ堆積（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＬＤ）法、スパッタリング法等の物理気相蒸着（ＰＶＤ）法を用いてシード層１２を形成しても良いし、例えばＭＯＣＶＤ法等の化学気相蒸着（ＣＶＤ）法、ゾルゲル法、化学溶液法等の溶液からの合成プロセスによる成膜法を用いてシード層１２を形成しても構わない。特にＰＬＤ法は良好な膜状態が得られ易い点で好ましく、スパッタリング法は、基板の結晶性に関わらず成膜しやすい点で好ましい。
【００３７】
図３は本方法に好適に用いられるＰＬＤ装置３０の例を示した概略構成図である。このＰＬＤ装置３０は、チャンバ３１内に、基板１１とターゲット３９とが対向して、かつ対向面が互いにほぼ平行となるように配置されるようになっている。チャンバ３１は、適切な真空度を維持すると共に、外部からの不純物混入を防止することにより、高品質な薄膜を作製できるようになっている。
【００３８】
基板１１は、図示しないモーターにより、基板１１の表面に垂直な回転軸３５を中心に回転可能となっている。またターゲット３９も、図示しないモーターにより、その表面３９ａに垂直な回転軸３８を中心に回転可能となっている。
【００３９】
チャンバ３１内には、基板１１を加熱するための赤外線ランプ３６が設置されている。基板１１の温度は窓３１ｂを介して、チャンバ３１外部に設置された放射温度計３７によってモニターされており、常に一定温度となるように制御されている。
【００４０】
チャンバ３１の外部にはガス供給部４４が設けられており、酸素ガスの流量を調節するための酸素ガス流量調整弁４５を介して、チャンバ３１内へ酸素ガスを注入できるようになっている。また、減圧下における製膜を実現するため、チャンバ３１にはターボ分子ポンプ４２および圧力弁４３が連結されている。チャンバ３１内の圧力は、酸素ガス流量調整弁４５および圧力弁４３を用い、例えば、酸素分圧が１×１０−５〜１×１０−４Ｔｏｒｒ（１．３３×１０−３Ｐａ〜１．３３×１０−２Ｐａ）となるように制御される。なお、ターボ分子ポンプ４２には、油回転ポンプ４０と逆流防止弁４１が連結されており、ターボ分子ポンプ４２の排気側の圧力は常に１０−３ｔｏｒｒ（１．３３×１０−１Ｐａ）以下に保たれる。
【００４１】
チャンバ３１の外部には光発振器３２が設けられており、光発振器３２により発振されたパルスレーザ光が、照射位置を調節するための反射鏡３３、スポット径を制御するためのレンズ３４およびチャンバ３１の窓３１ａを介して、ターゲット３９の基板１１と対向する表面３９ａに入射されるようになっている。光発振器３２は、パルスレーザ光として、例えばパルス周波数が１〜１０Ｈｚであり、レーザフルエンス（レーザパワー）が１〜２Ｊ／ｃｍ２であり、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザを発振する。
【００４２】
発振されたパルスレーザ光は、反射鏡３３およびレンズ３４により焦点位置がターゲット３９近傍となるようにスポット調整され、ターゲット３９の表面３９ａに対して約４５°の角度で入射される。ターゲット３９は、例えばＮｂを６原子％含むようなＮｂ：ＴｉＯ２焼結体で構成される。Ｎｂ：ＴｉＯ２はドーパント（Ｍ）がＮｂの例である。ドーパント（Ｍ）は、に挙げた本発明におけるドーパントのいずれでもよく、複数種類の金属を併用してもよい。
【００４３】
例えばＮｂ：ＴｉＯ２焼結体は、所望の原子比（例、Ｎｂ：Ｔｉ＝０．４５：０．５５）となるように秤量されたＴｉＯ２とＮｂ２Ｏ５との各粉末を混合し、混合した粉末を加熱成形することにより作製できる。なお、ターゲットの組成は膜の組成とほぼ同等となる。
【００４４】
ＰＬＤ装置３０を用いてシード層１２を形成するには、まず、基板１１をチャンバ３１内に設置する。次に、基板表面の不純物を取り除き、原子レベルで平坦な表面を出すため、酸素分圧１０−５Ｔｏｒｒ（１．３３×１０−３Ｐａ）、基板温度５００℃の条件下で前処理アニールを行ってもよい。前処理アニールは、例えば１時間以上行うことが好ましい。
【００４５】
次に、チャンバ内の酸素分圧を１×１０−５〜１×１０−４Ｔｏｒｒ（１．３３×１０−３Ｐａ〜１．３３×１０−２Ｐａ）程度に保ちつつ、基板温度を所定の温度に設定し、基板１１を回転駆動させる。またターゲット３９を回転駆動させつつ、パルスレーザ光を断続的に照射することにより、ターゲット３９表面の温度を急激に上昇させ、アブレーションプラズマを発生させる。このアブレーションプラズマ中に含まれるＴｉ原子、Ｎｂ原子、Ｏ原子は、チャンバ３１中の酸素ガスとの衝突反応等を繰り返しながら状態を徐々に変化させて基板１１へ移動する。そして基板１１へ到達したＴｉ原子、Ｎｂ原子、Ｏ原子を含む粒子は、そのまま基板１１の表面に拡散し、薄膜化される。こうして基板１１上にシード層１２が形成される。
【００４６】
本実施形態ではシード層１２を還元雰囲気下でアニール（以下、ポストアニールということもある。）する工程を経て、導電体としての金属酸化物層１２を形成する。本発明における還元雰囲気とは、雰囲気中における酸化性ガスの分圧が０．２×１０５Ｐａ以下であることをいう。酸化性ガスとは、アニール工程においてシード層１２に酸素を与え得る気体を意味し、具体例としてはＯ２、Ｏ３、ＮＯ、ＮＯ２、Ｈ２Ｏ等が挙げられる。雰囲気中に酸化性ガスが２種以上含まれる場合は、それらの分圧の合計がの範囲内であればよい。還元雰囲気中における酸化性ガスの分圧は、１×１０４Ｐａ以下が好ましく、１０Ｐａ以下がより好ましい。１×１０−８Ｐａ程度が最も好ましい。酸化性ガスの分圧の値が小さいほど、より低抵抗の金属酸化物層１２を得ることができる。また、金属酸化物層１２をより低抵抗化するうえで、還元雰囲気中にＨ２および／またはＣＯを存在させることが好ましく、プラズマ状態のＨ２を存在させることがより好ましい。
【００４７】
本発明におけるアニールとは、シード層１２を所定の温度（アニール温度）まで上昇させた後、温度を下げる操作をいう。本実施形態のように基板１１上にシード層１２が形成されている場合は、アニール温度として基板温度を適用することができる。アニール温度は、シード層１２の結晶化温度よりも高い温度が好ましい。例えばドーパントが添加されていないＴｉＯ２の結晶化温度は約４００℃であり、ドーパントが添加されると結晶化温度は低下する傾向がある。したがって、金属酸化物層１２の抵抗を良好に低下させるうえで好ましいアニール温度は、ドーパントの種類にもよるが、３００℃以上が好ましい。基板１１の耐熱性、エネルギー削減、昇温時間の短縮等の点からはアニール温度が低い方が望ましい。アニール温度のより好ましい範囲は３５０〜８５０℃であり、３５０〜８００℃がさらに好ましい。
【００４８】
所定のアニール温度に保持する時間（アニール時間）は特に制限されない。アニール後に所望の特性が得られればよく、例えば１〜１２０分の範囲内で設定できる。その他の条件にもよるが、アニール時間は例えば１〜６０分が好ましい。
【００４９】
このように基板１１上にシード層１２を形成した後、結晶成長ステップを行う。結晶成長ステップでは、シード層１２上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させて導電層１３を形成する。本実施形態では、酸化スズ系透明導電体として、例えばタングステン（Ｗ）又はタンタル（Ｔａ）をドープさせたＳｎＯ２を用いる。導電層１３の形成方法としては、のシード層１２の形成方法と同様に、例えばパルスレーザ堆積法、スパッタリング法等の物理気相蒸着（ＰＶＤ）法や、ＭＯＣＶＤ法等の化学気相蒸着（ＣＶＤ）法、ゾルゲル法、化学溶液法等の溶液からの合成プロセスによる成膜法を用いて形成することができる。本実施形態においては、結晶構造としてルチル構造を有する物質を含むシード層１２上に導電層１３を成長させるため、導電層１３の結晶は（００１）軸方向に成長することになる。
【００５０】
以上のように、本実施形態によれば、結晶構造におけるａ軸長さが酸化スズ系材料に対応する物質を用いて基板１１上に結晶成長を制御するシード層１２を形成し、シード層１２上に酸化スズ系透明導電体からなる導電層１３の結晶を成長させることとしたので、シード層１２によって結晶成長が制御されつつ結晶性の高い酸化スズ系透明導電体の導電層１３を形成することができる。また、酸化スズ系透明導電体の結晶が高移動度となるため、高い赤外透明性が得られることになる。加えて、シード層１２上に酸化スズ系透明導電体の結晶を成長させることとしたので、単結晶基板を用いる必要が無く、コスト低減を図ることができる。これにより、低コストで低抵抗化が実現可能であり、赤外領域においても透明性を有する導電体基板１を製造することができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、結晶構造におけるａ軸長さが酸化スズ系材料と対応した物質を用いて、基板１１上に結晶成長を制御するシード層１２を形成し、シード層１２上に酸化スズ系の透明の導電層１３の結晶を成長させることとしたので、シード層１２によって結晶成長が制御されつつ結晶性の高い酸化スズ系の導電層１３を形成することができる。また、導電層１３の結晶が高移動度となるように形成されるため、高い赤外透明性が得られることになる。加えて、シード層１２上に導電層１３を成長させることとしたので、単結晶基板を用いる必要が無く、コスト低減を図ることができる。これにより、赤外領域においても透明性を有する低抵抗の導電体基板を低コストで製造することができる。
【００５２】
本発明の技術範囲は実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
本発明の導電体基板１は適用範囲が広く、銅酸化物系の高温超電導体薄膜をテープ基板上に形成するための中間層の作製や、非晶質基板上への発光ダイオード、半導体レーザなどの薄膜デバイス形成などに用いることができる。また、透明導電体薄膜を用いた非晶質基板上への透明回路としても用いることができる。
【００５３】
例えばガラスやプラスチック基板上への薄膜を形成することにより、一層のコストダウンを見込むことができる。例えば銅酸化物系の高温超電導体線材などに用いる場合、低コスト化によって得られる利益は大きいといえる。コストダウンに加えて、ガラスやプラスチック基板上での高機能薄膜デバイスを形成することができる。例えば酸化亜鉛系の発光ダイオードなどを形成することができ、更にはフレキシブルデバイスを実現させることができる。
【００５４】
のほかにも、例えばフラットパネルディスプレイ、太陽電池、タッチパネルなどの透明電極へ適用が考えられる。また、反射防止膜に用いられる電磁波の遮蔽、静電気により埃がつかないようにするフィルム、帯電防止膜、熱線反射ガラス、紫外線反射ガラスへ適用も考えられる。ＳｉＯ２からなる層とＮｂをドープしたＴｉＯ２層とからなる多層膜を作製すれば反射防止膜としても適用できる。
【００５５】
用途の例として、色素増感太陽電池の電極；ディスプレイパネル、有機ＥＬパネル、発光素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白色ＬＥＤやレーザの透明電極；面発光レーザの透明電極；照明装置；通信装置；特定の波長範囲だけ光を通すというアプリケーションも考えられる。
【００５６】
さらに具体的な用途として次のものを挙げることができる。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）における透明導電膜；カラーフィルタ部における透明導電性膜；ＥＬ（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイにおける透明導電性膜；プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）における透明導電膜；ＰＤＰ光学フィルタ；電磁波遮蔽のための透明導電膜；近赤外線遮蔽のための透明導電膜；表面反射防止のための透明導電膜；色再現性の向上のための透明導電膜；破損対策のための透明導電膜；光学フィルタ；タッチパネル；抵抗膜式タッチパネル；電磁誘導式タッチパネル；超音波式タッチパネル；光学式タッチパネル；静電容量式タッチパネル；携帯情報端末向け抵抗膜式タッチパネル；ディスプレイと一体化したタッチパネル（インナータッチパネル）；太陽電池；アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系太陽電池；微結晶Ｓｉ薄膜太陽電池；ＣＩＧＳ太陽電池；色素増感太陽電池（ＤＳＣ）；電子部品の静電気対策用透明導電材料；帯電防止用透明導電材；調光材料；調光ミラー；発熱体（面ヒーター、電熱ガラス）；電磁波遮蔽ガラス。
【実施例】
【００５７】
次に、本発明の実施例を説明する。  
本実施例では、基板１１としてガラス基板（コーニング１７３７無アルカリガラス）を用いた。シード層１２としては、Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２（膜厚１０ｎｍ）を作製した。導電層１３としては、ＷをドープしたＳｎＯ２を作製した。導電層１３については、ＰＬＤ法を用いて室温で成膜した。成膜温度は６００℃とし、酸素分圧を５ｍＴｏｒｒとした。レーザの条件については、２０ｍＪ、２Ｈｚ、１ｈとした。
【００５８】
図４は、Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２における格子定数変化を示すグラフである。グラフの横軸はｘの値を示しており、グラフの縦軸はｃ軸長さ、ａ軸長さ、及び、（ｃ軸長さ）／（ａ軸長さ）をそれぞれ示している。図４からわかるように、Ｔｉ０．４Ｎｂ０．６Ｏ２の組成を用いることにより、ａ軸長さを対応させることが可能となる。
【００５９】
図５は、形成されたＴｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２シード層１２のＸＲＤ測定結果を示すグラフである。グラフの横軸は２θの値であり、グラフの縦軸はピークの大きさを示す相対値である。図５から、Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２シード層１２において、ｘ＝０．４５のときに（００２）軸方向に最も大きな配向を示していることがわかる。図６は、Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２シード層のＸＲＤパターンを示す写真である。図６の写真からも（００２）軸に強い配向が認められる。
【００６０】
図７は、Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２シード層１２上に形成された導電層１３の移動度を示すグラフである。グラフの横軸はｘの値であり、グラフの縦軸は移動度である。図７に示すように、ｘ＝０．４５において移動度の最高値１３６ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１となった。なお、このときのキャリア密度は、１．４×１０２０ｃｍ−３であった。
【００６１】
図８は、Ｔｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２シード層１２上に形成された導電層１３におけるキャリア密度と移動度との関係を示すグラフである。グラフの横軸がキャリア密度であり、グラフの縦軸が移動度である。図８には２つの結果（１）及び（２）が示されている。２つの結果のうち、結果（１）は本実施例についての値である。また、結果（２）は、導電層１３としてＴａをドープしたＳｎＯ２を用い、かつ、シード層１２としてアナターゼＴｉ１−ｘＮｂｘＯｙ＋２シード層を用いた場合の結果である。
【００６２】
本実施例における結果（１）では、結果（２）に比べて、キャリア密度が低く、かつ、移動度が高い値を示している。このため、導電層１３を太陽電池の電極として用いた場合、優れた電気的特性及び赤外光透過性が得られることになる。
【００６３】
図９は、本実施例で得られた導電層１３の光学特性を示すグラフである。グラフの横軸は光の波長を示しており、グラフの図中左側の縦軸は導電層１３の光透過率を示しており、グラフの図中右側の縦軸は導電層１３の光吸収率を示している。また、図９のグラフ（１）は光透過率を、グラフ（２）は光吸収率を示している。
【００６４】
図９からわかるように、波長１４００ｎｍの光に対しては光吸収率３．５％と低い値を示している。また、波長が２４５０ｎｍを超えるまで、光透過率が７０％以上と高い値を示している。このため、導電層１３を太陽電池の電極として用いた場合、優れた赤外光透過性が得られることになる。
【符号の説明】
【００６５】
１…導電体基板  １１…基板  １２…シード層  １３…導電層
【図１】
0005864872.tif 000002
【図２】
0005864872.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005864872.tif 000006
【図７】
0005864872.tif 000007
【図８】
0005864872.tif 000008
【図９】
0005864872.tif 000009
【図６】
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