(57)【要約】【課題】低抵抗化を実現可能な導電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス及び電子機器を提供すること。【解決手段】基板と、前記基板上に設けられ、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０からなるシード層と、前記シード層上に設けられ、Ｎｂがドープされたアナターゼ型構造の二酸化チタンの結晶を含む導電層とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられ、二酸化チタンの格子定数に近似する格子定数を有する材料を含むシード層と、
前記シード層上に設けられ、Ｎｂがドープされた二酸化チタンのアナターゼ型構造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２】
前記シード層に用いられる前記材料は、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０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、少なくとも可視光を透過可能な材料からなる基板である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性基板。
【請求項４】
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から請求項３のうちいずれか一項に記載の導電性基板。
【請求項５】
前記導電層は、
前記シード層に接する部分に設けられ、前記シード層を保護する保護層と、
前記保護層上に設けられ、前記保護層よりも層厚の厚いメイン層と
を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の導電性基板。
【請求項６】
前記二酸化チタンの結晶の配向は、（００１）方向である
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の導電性基板。
【請求項７】
基板上に二酸化チタンの格子定数に近似する格子定数を有する材料を含むシード層を形成するシード層形成工程と、
Ｎｂがドープされたアナターゼ型構造の二酸化チタンを前記シード層上に結晶成長させて導電層を形成する導電層形成工程と
を含むことを特徴とする導電体基板の製造方法。
【請求項８】
前記シード層の前記材料として、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０を用いる
ことを特徴とする請求項７に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項９】
前記基板として、少なくとも可視光を透過可能な材料からなる基板を用いる
ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項１０】
前記基板として、ガラス基板を用いる
ことを特徴とする請求項７から請求項９のうちいずれか一項に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項１１】
前記導電層形成工程は、スパッタリング法を用いて前記導電層を形成する
ことを特徴とする請求項７から請求項１０のうちいずれか一項に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項１２】
前記導電層形成工程は、
前記シード層上に当該シード層を保護する保護層を形成する保護層形成工程と、
前記保護層よりも層厚の厚いメイン層を前記保護層上に形成するメイン層形成工程と
を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項１３】
前記保護層形成工程では、前記メイン層形成工程よりもスパッタターゲットに印加する電力密度を小さくする
ことを特徴とする請求項１２に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項１４】
前記導電層形成工程では、前記基板の温度を２００℃から６００℃の範囲にする
ことを特徴とする請求項７から請求項１３のうちいずれか一項に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項１５】
前記導電層形成工程では、前記基板の温度を室温にする
ことを特徴とする請求項７から請求項１３のうちいずれか一項に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項１６】
前記導電層形成工程の後、前記導電層をアニールするアニール工程を更に含む
ことを特徴とする請求項７から請求項１５のうちいずれか一項に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項１７】
前記アニール工程では、アニール温度を３００℃から６００℃の範囲にする
ことを特徴とする請求項１６に記載の導電体基板の製造方法。
【請求項１８】
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を備えることを特徴とするデバイス。
【請求項１９】
請求項１８に記載のデバイスを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス及び電子機器に関する。
【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】
透明導電性薄膜の代表例は、スズをドープした酸化インジウムからなるインジウム・ティン・オキサイド膜（以下、ＩＴＯ膜という）である。ＩＴＯ膜は透明性に優れ、高い導電性を有するものの、Ｉｎの地殻含有率が５０ｐｐｂと少なく、資源の枯渇とともに原料のコストが上昇してしまうという欠点がある。このため、ＩＴＯに代わる透明導電材料として、耐薬品性および耐久性を兼ね備えた二酸化チタン（ＴｉＯ２）が注目されている（例えば下記特許文献１）。
【０００４】
このような透明導電性薄膜は、実用化するためには低抵抗率であることが求められる。低抵抗率を実現させるためには、導電性薄膜がアナターゼ型構造を有する必要があると共に、酸素欠損を十分に含んでいること、結晶の配向が揃っていること、といった性質を有していることが好ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８４８２４号公報
【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、従来の薄膜製造技術においては、結晶の配向を揃えることが困難であり、そのため低抵抗率を有する導電性薄膜を製造することが困難であった。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、低抵抗化を実現可能な導電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、二酸化チタンの格子定数に近似する格子定数を有する材料を含むシード層と、前記シード層上に設けられ、Ｎｂがドープされた二酸化チタンのアナターゼ型構造の結晶を含む導電層とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、二酸化チタンの格子定数に近似する格子定数を有する材料を含むシード層上に、Ｎｂがドープされたアナターゼ型構造の二酸化チタンの結晶を含む導電層が設けられるため、二酸化チタンの結晶の配向が揃った導電層を得ることができる。これにより、低抵抗化を実現可能な導電体基板を得ることができる。
【００１０】
上記の導電体基板は、前記シード層に用いられる前記材料は、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０であることを特徴とする。  
本発明によれば、シード層に用いられる材料が容易に合成が可能なＣａ２Ｎｂ３Ｏ１０であることとしたので、シード層に要するコストを抑えることができる。なお、シード層に用いられる材料としては、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０の他にも、例えばＬａＮｂ２Ｏ７（八面体数２）、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０（八面体数３）、ＮａＣａ２Ｎｂ４Ｏ１４、ＮａＳｒ２Ｎｂ４Ｏ１４（八面体数４）、Ｎａ２Ｃａ２Ｎｂ５Ｏ１６、Ｎａ２Ｓｒ２Ｎｂ５Ｏ１６（八面体数５）などをシード層の材料として用いても構わない。
【００１１】
上記の導電体基板は、前記基板は、少なくとも可視光を透過可能な材料からなる基板であることを特徴とする。  
本発明によれば、基板が少なくとも可視光を透過可能な材料からなる基板であり、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０及びＮｂをドープした二酸化チタンも可視光を透過可能であるため、可視光が透過可能な導電性基板を得ることができる。
【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、基板がガラス基板であり、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０及びＮｂをドープした二酸化チタンも可視光を透過可能であるため、可視光が透過可能な導電性基板を得ることができる。
【００１３】
上記の導電性基板は、前記導電層は、前記シード層に接する部分に設けられ、前記シード層を保護する保護層と、前記保護層上に設けられ、前記保護層よりも層厚の厚いメイン層とを有することを特徴とする。  
本発明によれば、導電層が、シード層とメイン層との間にシード層を保護する保護層を有することとしたので、シード層が保護されることとなる。
【００１４】
上記の導電性基板は、前記二酸化チタンの結晶の配向は、（００１）方向であることを特徴とする。  
本発明によれば、二酸化チタンの結晶の配向は、（００１）方向であり、配向の揃った導電層を得ることができる。
【００１５】
本発明に係る導電性基板の製造方法は、基板上に二酸化チタンの格子定数に近似する格子定数を有する材料を含むシード層を形成するシード層形成工程と、Ｎｂがドープされたアナターゼ型構造の二酸化チタンを前記シード層上に結晶成長させて導電層を形成する導電層形成工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、二酸化チタンの格子定数に近似する格子定数を有する材料を含むシード層上に、Ｎｂがドープされたアナターゼ型構造の二酸化チタンの結晶を成長させて導電層を形成することとしたので、二酸化チタンの結晶の配向が揃った導電層を得ることができる。これにより、低抵抗化を実現可能な導電体基板を製造することができる。
【００１７】
上記の導電性基板の製造方法は、前記シード層の前記材料として、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０を用いることを特徴とする。  
本発明によれば、シード層の材料として容易に合成がＣａ２Ｎｂ３Ｏ１０を用いることとしたので、シード層に要するコストを抑えることができる。なお、シード層に用いられる材料としては、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０の他にも、例えばＬａＮｂ２Ｏ７（八面体数２）、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０（八面体数３）、ＮａＣａ２Ｎｂ４Ｏ１４、ＮａＳｒ２Ｎｂ４Ｏ１４（八面体数４）、Ｎａ２Ｃａ２Ｎｂ５Ｏ１６、Ｎａ２Ｓｒ２Ｎｂ５Ｏ１６（八面体数５）などをシード層の材料として用いても構わない。
【００１８】
上記の導電性基板の製造方法は、前記基板として、少なくとも可視光を透過可能な材料からなる基板を用いることを特徴とする。  
本発明によれば、基板が少なくとも可視光を透過可能な材料からなる基板であり、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０及びＮｂをドープした二酸化チタンも可視光を透過可能であるため、可視光が透過可能な導電性基板を製造することができる。
【００１９】
上記の導電性基板の製造方法は、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、基板がガラス基板であり、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０及びＮｂをドープした二酸化チタンも可視光を透過可能であるため、可視光が透過可能な導電性基板を製造することができる。
【００２０】
上記の導電性基板の製造方法は、前記導電層形成工程は、スパッタリング法を用いて前記導電層を形成することを特徴とする。  
本発明によれば、導電層形成工程は、スパッタリング法を用いて導電層を形成することとしたので、効率的に導電層を形成することができる。
【００２１】
上記の導電性基板の製造方法は、前記導電層形成工程は、前記シード層上に当該シード層を保護する保護層を形成する保護層形成工程と、前記保護層よりも層厚の厚いメイン層を前記保護層上に形成するメイン層形成工程とを有することを特徴とする。  
本発明によれば、導電層形成工程は、シード層上に保護層を形成する保護層形成工程と、保護層よりも層厚の厚いメイン層を保護層上に形成するメイン層形成工程とを有することとしたので、メイン層形成時にシード層を保護することができる。
【００２２】
上記の導電性基板の製造方法は、前記保護層形成工程では、前記メイン層形成工程よりもスパッタターゲットに印加する電力密度を小さくすることを特徴とする。  
本発明によれば、保護層形成工程では、メイン層形成工程よりもスパッタターゲットに印加する電力密度を小さくすることとしたので、シード層に与えるダメージを抑えつつ保護層を形成することができる。
【００２３】
上記の導電性基板の製造方法は、前記導電層形成工程では、前記基板の温度を２００℃から６００℃の範囲にすることを特徴とする。  
本発明によれば、導電層形成工程では、基板の温度を２００℃から６００℃の範囲にすることとしたので、基板上に二酸化チタンの結晶を確実に成長させることができる。
【００２４】
上記の導電性基板の製造方法は、前記導電層形成工程では、前記基板の温度を室温にすることを特徴とする。  
本発明によれば、導電性形成工程では、基板の温度を室温にすることとしたので、基板上に容易に二酸化チタンの結晶を成長させることができる。
【００２５】
上記の導電性基板の製造方法は、前記導電層形成工程の後、前記導電層をアニールするアニール工程を更に含むことを特徴とする。  
本発明によれば、導電層形成工程の後、導電層をアニールするアニール工程を更に含むこととしたので、導電層に含まれる二酸化チタンの結晶の結晶性を向上することができる。
【００２６】
上記の導電性基板の製造方法は、前記アニール工程では、アニール温度を３００℃から６００℃の範囲にすることを特徴とする。  
本発明によれば、アニール工程ではアニール温度を３００℃から６００℃の範囲にすることとしたので、より確実に二酸化チタンの結晶の結晶性を向上することができる。
【００２７】
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、低抵抗の導電体基板を備えることとしたので、電気的特性に優れたデバイスを提供することができる。
【００２８】
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、電気的特性に優れたデバイスを備えることとしたので、良質の電子機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、低抵抗化を実現可能な導電体基板、導電体基板の製造方法、デバイス及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】本発明の実施例に係る結果をまとめた図。
【図３】本発明の実施例に係る結果を示す図。
【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。
【図１０】シード層に用いられる材料の結晶構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。該機械研磨では、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。
【００３５】
シード層１２を形成する前に、基板１１を前処理してもよい。該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。
【００３６】
シード層１２は、基板１１上に設けられており、例えばアナターゼ（００１）面の原子配列に類似した２次元構造を持つ層であり、いわゆるナノシートが用いられる。シード層１２は、水平方向（すなわち基板面方向）に広がりを有する二次元結晶であり、その面内には単結晶に匹敵する高い結晶性を有することが知られている。したがって、シード層１２は、分子レベルの厚さを有する完全に平坦な単結晶とみなすことができる。
【００３７】
シード層１２は、当該Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０の２次元単結晶であり、結晶成長方向（配向）は（００１）軸方向となっている。また、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０の格子定数はａ＝０．３８６ｎｍであり、二酸化チタンの格子定数（ａ＝０．３７９ｎｍ）に近似する格子定数を有している。
【００３８】
導電層１３は、例えばＮｂがドープされた二酸化チタンのアナターゼ型構造の結晶を含んでいる。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。本実施形態のように、アナターゼ（００１）面の原子配列に類似した２次元構造を持つＣａ２Ｎｂ３Ｏ１０の層がシード層１２として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。
【００３９】
導電層１３は、シード層１２に接する部分に設けられる保護層１３Ａと、当該保護層１３Ａ上に設けられ当該保護層１３Ａよりも層厚の厚いメイン層１３Ｂとを有する。保護層１３Ａは、シード層１２を保護する層であり、層厚が例えば１５ｎｍ〜２０ｎｍ程度に形成されている。メイン層１３Ｂは、導電層１３の導電部分であり、層厚が例えば１８０ｎｍ程度に形成されている。
【００４０】
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Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０からなるシード層１２を形成するシード層形成工程と、Ｎｂがドープされたアナターゼ型構造の二酸化チタンをシード層１２上に結晶成長させて導電層１３を形成する導電層形成工程とを経て製造される。
【００４１】
シード層形成工程では、まず、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０のナノシートを含むコロイド溶液を調製する。コロイド溶液はトラフ（水槽）に展開され、単層剥離されたナノシートの一部は、気液界面に浮遊する。次に、コロイド溶液に基板１１を浸漬させ、基板１１上にナノシートのシード層１２を形成する。トラフに基板１１を浸漬させた後、展開液表面を一定の表面圧まで圧縮して、ナノシート膜を気液界面に形成し、垂直引き上げ法で基板１１をコロイド溶液から引上げる。この動作によって、基板上にナノシートのシード層１２を転写形成する。
【００４２】
次に、導電層形成工程を説明する。導電層形成工程では、例えばスパッタリング法等の物理気相蒸着（ＰＶＤ）法を用いて導電層１３を形成することが好ましい。また、ＰＶＤ法として、例えばパルスレーザ堆積（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＬＤ）法によって形成しても構わない。また、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導電層１３を形成しても構わない。
【００４３】
以下、スパッタリング法によりシード層１２に導電層１３を形成する方法について説明する。スパッタリング装置は公知のものを適宜使用できる。例えば反応性ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を使用できる。
【００４４】
まず、スパッタリング装置の真空槽内に、ターゲットと、シード層１２が形成された基板１１とをセットする。基板１１はシード層１２が形成された面をターゲットの表面に対向するようにセットされる。ターゲット裏面側には磁石が配置されている。ターゲットとしては、例えばＮｂを６原子％含有するＮｂ：ＴｉＯ２焼結体等の金属酸化物を用いることができる。またはＴｉ−Ｎｂ合金等、所定量のドーパントを含むチタン合金をターゲットとして用いてもよい。ドーパントとしては、例えば複数種類の金属を併用してもよい。なお、ターゲットにおけるドーパントの含有率は、膜におけるドーパントの含有率とほぼ同等となる。
【００４５】
次いで、真空チャンバ内をポンプで５×１０−４Ｐａ以下まで排気した後、スパッタリングガスとしてＯ２ガスおよび不活性ガスを導入し、所定のスパッタ圧力に調整する。スパッタ圧力は０．１〜５．０Ｐａ程度が好ましい。不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれる１種または２種以上を使用できる。スパッタリングガスにおけるＯ２／（不活性ガス＋Ｏ２）の割合（体積基準）が０．００１〜３０ｖｏｌ％となるように導入量を調整することが好ましい。
【００４６】
続いて、スパッタ圧力を維持しつつ、ターゲット裏面の磁石により所定強度の磁場を発生させるとともに、ターゲットに３０Ｗ程度の電圧を印加して、シード層１２上にまず保護層１３Ａを形成する（保護層形成工程）。ターゲットに印加する電圧が３０Ｗ程度であるため、シード層１２にほとんどダメージを与えることなく保護層１３Ａが形成される。保護層形成工程での基板温度は、例えば２００℃から６００℃以下の範囲とすることが好ましい。
【００４７】
保護層１３Ａを形成した後、スパッタ圧力を維持しつつ、ターゲット裏面の磁石により所定強度の磁場を発生させるとともに、ターゲットに１２０Ｗ程度の電圧を印加して、シード層１２上にメイン層１３Ｂを形成する（メイン層形成工程）。ターゲットに印加する電圧が１２０Ｗと高いものの、シード層１２上には既に保護層１３Ａが形成されているため、シード層１２に対してダメージをほとんど与えることなく保護層１３Ａ上にメイン層１３Ｂを形成することができる。メイン層形成工程での基板温度は、例えば２００℃から６００℃以下の範囲とすることが好ましい。このようにして、シード層１２上には保護層１３Ａ及びメイン層１３Ｂを有する導電層１３が形成される。
【００４８】
導電層１３を形成した後、当該導電層１３をアニールしても構わない（アニール工程）。アニール工程では、例えばアニール温度を３００℃〜６００℃程度の範囲にすることができる。導電層１３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。より好ましくは、アニール雰囲気を一旦真空状態にした後、水素（Ｈ２）を導入してアニールを行うことが好ましい。ここでの真空状態は、雰囲気圧力が例えば１０３〜１０−８Ｐａの範囲であることが好ましい。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】
また、上記の導電層形成工程において、基板温度を室温としたままスパッタリングを行うようにし、アニール工程において導電層１３を結晶化させるようにしても構わない。基板温度を室温にして導電層１３を形成する場合、導電層形成後においては十分に導電層１３が結晶化されていないため、アニール工程は必須の工程となる。
【００５０】
以上のように、本実施形態によれば、二酸化チタンと格子定数の近似したＣａ２Ｎｂ３Ｏ１０からなるシード層１２上に、Ｎｂがドープされたアナターゼ型構造の二酸化チタンの結晶を含む導電層１３が設けられるため、二酸化チタンの結晶の配向が揃った導電層１３を得ることができる。これにより、低抵抗化を実現可能な導電体基板１を得ることができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、導電層１３が、シード層１２に接する部分に設けられシード層１２を保護する保護層１３Ａと、当該保護層１３Ａ上に設けられ保護層１３Ａよりも層厚の厚いメイン層１３Ｂとを有することとしたので、保護層１３Ａによってメイン層１３Ｂの形成時にシード層１２が保護することができる。
【００５２】
本発明の技術範囲は上記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。
【００５３】
例えば、上記実施形態においては、導電層１３が保護層１３Ａ及びメイン層１３Ｂの２層構造を有する構成例を挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば図３に示すように、シード層１２上に形成される導電層１３としてメイン層１３Ｂのみとする構成であっても構わない。このような導電層１３は、例えば導電層形成工程において、上記実施形態で説明したスパッタリング法のうちメイン層形成工程のみを行うことによって得ることができる。スパッタ条件については、上記実施形態と同様の条件としても構わないし、一部あるいは全部を変更しても構わない。
【００５４】
また、上記実施形態においては、導電層形成工程において、基板１１の温度を２００℃〜６００℃の範囲で設定することとしたが、これに限られることは無く、例えば基板１１の温度を室温として設定しても構わない。基板温度における「室温」とは、基板を非加熱で成膜する際に基板温度がとり得る温度範囲として、例えば２５℃〜８０℃程度である。金属酸化物層１２の抵抗をより低くするうえで、成膜時の基板温度が例えば２５〜５０℃程度に保たれるよう、必要に応じて冷却することがより好ましい。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
上記のほかにも、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
また、上記実施形態においては、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０からなるナノシートを用いる例を挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、アナターゼの配向を制御するための０．３９ｎｍに対応する正方格子を有する材料であれば、他の材料を用いても構わない。このようなナノシートとして、例えば図１０に示すように、八面体の数が２〜６あるいは７まで変化させた一連のナノシートが挙げられる。
【００６１】
このような材料として、具体的には、ＬａＮｂ２Ｏ７（八面体数２）、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０（八面体数３）、ＮａＣａ２Ｎｂ４Ｏ１４、ＮａＳｒ２Ｎｂ４Ｏ１４（八面体数４）、Ｎａ２Ｃａ２Ｎｂ５Ｏ１６、Ｎａ２Ｓｒ２Ｎｂ５Ｏ１６（八面体数５）などが挙げられる。図示を省略するが、八面体数が６及び７の材料を用いることも可能である。これらの面内構造は０．３９ｎｍの正方格子で共通しているため、アナターゼの配向制御も可能となる。
【実施例】
【００６２】
次に、本発明の実施例を説明する。  
図２は、本発明に係る導電体基板１の実施例（実施例１〜実施例６）として、ガラス基板上にＣａ２Ｎｂ３Ｏ１０からなるナノシート（シード層）を形成し、当該ナノシート上にＮｂがドープされた二酸化チタン（ＴＮＯ）のアナターゼ型構造の結晶を成長させた例を示す図である。また、図２においては、実施例１〜実施例６の比較例として、それぞれガラス基板上に直接ＴＮＯの結晶を成長させた例（比較例１〜比較例６）を併せて示している。
【００６３】
実施例１は、ナノシート上に導電層１３として、保護層１３Ａ及びメイン層１３Ｂを形成した例を示している。実施例１では、導電層１３の形成条件として、基板温度が４５０℃であり、ターゲットがＮｂを６原子％含有するＮｂ：ＴｉＯ２焼結体であり、ターゲット投入電力が３０Ｗ（保護層１３Ａ形成時）及び１２０Ｗ（メイン層１３Ｂ形成時）であり、スパッタ圧力が１Ｐａであり、スパッタガスがＯ２及びＡｒ混合ガスであり、Ｏ２／（不活性ガス＋Ｏ２）の割合が０．３５％であり、膜厚が２０ｎｍ（保護層）及び１８０ｎｍ（メイン層）であり、導電層１３形成後のアニールを行わないこととした。
【００６４】
この結果、導電層１３（メイン層１３Ｂ）の結晶は（００１）アナターゼ型となった。また、電気特性としては、抵抗率が７．６×１０−４Ωｃｍであり、キャリア濃度が１．７×１０２１ｃｍ−３であり、移動度が４．７ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であった。図３は、実施例１によって形成されたメイン層１３ＢのＸＲＤ２次元ディテクタ像である。図４は、θ−２θＸＲＤパターンである。図３及び図４に示すように、強い配向を示す結晶が得られたことがわかる。
【００６５】
実施例２は、導電層１３形成後のアニールを行うこととし、それ以外の条件は実施例１と同一とした。アニールにおける雰囲気がＨ２ガス１ａｔｍの雰囲気であり、アニール温度が５００℃であり、アニール時間が１時間であった。  
この結果、導電層１３（メイン層１３Ｂ）の結晶は（００１）アナターゼ型となった。また、電気特性としては、抵抗率が４．０×１０−４Ωｃｍであり、キャリア濃度が１．７×１０２１ｃｍ−３であり、移動度が９．１ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であった。図５は、実施例１によって形成されたメイン層１３ＢのＸＲＤ２次元ディテクタ像である。図６は、θ−２θＸＲＤパターンである。図５及び図６に示すように、強い配向を示す結晶が得られたことがわかる。
【００６６】
実施例３は、ナノシート上に導電層１３として、メイン層１３Ｂのみを形成し、それ以外の条件は実施例１と同一とした。導電層１３の膜厚は、実施例１のメイン層１３Ｂの膜厚と同一とした。  
この結果、図７に示すように、導電層１３の結晶は（００１）アナターゼ型にルチル相を一部含んだものとなった。また、電気特性としては、抵抗率が２．８×１０−３Ωｃｍであり、キャリア濃度が１．５×１０２１ｃｍ−３であり、移動度が１．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であった。
【００６７】
実施例４は、導電層１３形成後のアニールを行うこととし、それ以外の条件は実施例３と同一とした。アニール条件については、実施例２と同一とした。  
この結果、導電層１３の結晶は（００１）アナターゼ型にルチル相を一部含んだものとなった。また、電気特性としては、抵抗率が８．０×１０−４Ωｃｍであり、キャリア濃度が１．７×１０２１ｃｍ−３であり、移動度が４．６ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であった。
【００６８】
実施例５は、基板温度を室温とし、Ｏ２／（不活性ガス＋Ｏ２）の割合を０．０５％として、それ以外の条件を実施例２と同一条件とした。  
この結果、導電層１３（メイン層１３Ｂ）は、アニール前が非晶質となり、アニール後は（００１）アナターゼ型の結晶となった。また、電気特性（アニール後の値）としては、抵抗率が４．７×１０−４Ωｃｍであり、キャリア濃度が１．８×１０２１ｃｍ−３であり、移動度が７．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であった。図８は、実施例１によって形成されたメイン層１３ＢのＸＲＤ２次元ディテクタ像である。図９は、θ−２θＸＲＤパターンである。図８及び図９に示すように、アニールすることによって強い配向を示す結晶が得られたことがわかる。
【００６９】
実施例６は、基板温度を室温とし、Ｏ２／（不活性ガス＋Ｏ２）の割合を０．０５％として、それ以外の条件を実施例４と同一条件とした。  
この結果、導電層１３は、アニール前が非晶質となり、アニール後は（００１）アナターゼ型の結晶となった。また、電気特性（アニール後の値）としては、抵抗率が５．７×１０−４Ωｃｍであり、キャリア濃度が１．７×１０２１ｃｍ−３であり、移動度が６．８ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であった。
【００７０】
比較例１〜６においては、ガラス基板上に直接ＴＮＯの結晶を成長させたこと以外については、それぞれ実施例１〜６と同一条件とした。上記実施例１〜６の電気特性に対して、比較例１〜６の電気特性は、いずれも抵抗率が高く、キャリア濃度及び移動度が低い結果となった。比較例１及び比較例３については、抵抗率が高いため、キャリア濃度及び移動度の測定ができなかった。
【００７１】
上記の結果により、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０からなるナノシート上に、アナターゼ型構造のＴＮＯの結晶を含む導電層１３が設けられるため、ＴＮＯの結晶の配向が揃った導電層１３を得ることが実証された。このように、本実施例において、低抵抗化を実現可能な導電体基板１を得ることができた。
【００７２】
また、Ｃａ２Ｎｂ３Ｏ１０以外のナノシートであって、上記実施形態に記載のＬａＮｂ２Ｏ７（八面体数２）、Ｓｒ２Ｎｂ３Ｏ１０、Ｃａ２Ｔａ３Ｏ１０（八面体数３）、ＮａＣａ２Ｎｂ４Ｏ１４、ＮａＳｒ２Ｎｂ４Ｏ１４（八面体数４）、Ｎａ２Ｃａ２Ｎｂ５Ｏ１６、Ｎａ２Ｓｒ２Ｎｂ５Ｏ１６（八面体数５）などを用いた場合であっても、同様に良質の導電層１３を得ることができ、低抵抗化を実現可能な導電体基板１を得ることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…導電性基板  １１…基板  １２…シード層  １３…導電層  １３Ａ…保護層  １３Ｂ…メイン層
【図１】
2011060447.tif 000003
【図２】
2011060447.tif 000004
【図４】
2011060447.tif 000005
【図６】
2011060447.tif 000006
【図９】
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【図１０】
2011060447.tif 000008
【図３】
2011060447.tif 000009
【図５】
2011060447.tif 000010
【図７】
2011060447.tif 000011
【図８】
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