(57)【要約】【課題】高い導電性および優れた光透過性を有しながら柔軟な導電性薄膜およびこれを含む電子素子を提供する。【解決手段】本発明の導電性薄膜は、下記の化学式１で示され、層状結晶構造を有する化合物を含む：2016012563.tif 000016  ここで、Ｍｅは、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、またはＴｉである。【選択図】図１
2016012563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の化学式１で示され、層状結晶構造を有する化合物を含む、導電性薄膜：
【化１】
2016012563.tif 000014
ここで、Ｍｅは、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、またはＴｉである。
【請求項２】
厚さが１００ｎｍ以下である、請求項１に記載の導電性薄膜。
【請求項３】
厚さ３０ｎｍ以下であり、５５０ｎｍの波長の光に対する光透過率が８０％以上である、請求項１または２に記載の導電性薄膜。
【請求項４】
ＡｕＢ２、ＡｌＢ２、ＡｇＢ２、ＭｇＢ２、ＴａＢ２、ＮｂＢ２、ＹＢ２、ＷＢ２、ＶＢ２、ＭｏＢ２、ＳｃＢ２、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性薄膜。
【請求項５】
電気伝導度が５，０００Ｓ／ｃｍ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性薄膜。
【請求項６】
電気伝導度が１０，０００Ｓ／ｃｍ以上である、請求項５に記載の導電性薄膜。
【請求項７】
前記化合物は、波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数（α）と比抵抗（ρ）の積が３５Ω／□以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性薄膜。
【請求項８】
前記化合物は、波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数（α）と比抵抗（ρ）の積が６Ω／□以下である請求項７に記載の導電性薄膜。
【請求項９】
前記導電性薄膜は、波長５５０ｎｍの光に対する光透過率が９０％であるとき、面抵抗が６０Ω／□以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の導電性薄膜。
【請求項１０】
前記層状結晶構造は、Ｐ６／ｍｍｍ（１９１）の空間群を有する六方晶系に属する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の導電性薄膜。
【請求項１１】
前記層状結晶構造が、２５℃で空気に６０日以上露出された後も維持される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の導電性薄膜。
【請求項１２】
前記化合物を含む複数のナノシートを含み、前記ナノシートが接触して電気的に接続されてなる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の導電性薄膜。
【請求項１３】
前記化合物を含む連続する蒸着膜を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の導電性薄膜。
【請求項１４】
下記の化学式１で示され、層状結晶構造を有する化合物を含む導電性薄膜を有する、電子素子：
【化２】
2016012563.tif 000015
ここで、Ｍｅは、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、またはＴｉである。
【請求項１５】
前記導電性薄膜は、厚さ３０ｎｍ以下であり、５５０ｎｍの波長の光に対する光透過率が８０％以上である、請求項１４に記載の電子素子。
【請求項１６】
前記導電性薄膜は、ＡｕＢ２、ＡｌＢ２、ＡｇＢ２、ＭｇＢ２、ＴａＢ２、ＮｂＢ２、ＹＢ２、ＷＢ２、ＶＢ２、ＭｏＢ２、ＳｃＢ２、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１４または１５に記載の電子素子。
【請求項１７】
前記化合物は、電気伝導度が５，０００Ｓ／ｃｍ以上であり、
波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数（α）と比抵抗（ρ）の積が３５Ω／□以下である、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の電子素子。
【請求項１８】
前記導電性薄膜は、前記化合物を含む複数のナノシートが電気的に接続されてなる、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の電子素子。
【請求項１９】
前記導電性薄膜は、波長５５０ｎｍの光に対する光透過率が９０％であるとき、面抵抗が６０Ω／□以下である、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の電子素子。
【請求項２０】
平板ディスプレイ、タッチスクリーンパネル、太陽電池、ｅ−ウィンドウ、エレクトロクロミックミラー、ヒートミラー、透明トランジスタ、またはフレキシブルディスプレイである、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の電子素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性薄膜およびこれを含む電子素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤまたはＬＥＤなどの平板ディスプレイや、タッチスクリーンパネル、太陽電池、透明トランジスタなどの電子素子の製造には、導電性薄膜または透明導電性薄膜が用いられる。導電性薄膜材料は、可視光領域における高い光透過率（例えば８０％以上）、および低い比抵抗（例えば１０−４Ω・ｃｍ以下）を有することが求められる。そして、このような物性を満たす材料として、無機酸化物材料が用いられている。現在用いられている無機酸化物材料としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、錫酸化物（ＳｎＯ２）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）などがある。透明電極材料として広く使用されているＩＴＯは、３．７５ｅＶの広いバンドギャップを有している縮退型半導体であり、スパッタ工程で容易に大面積製作が可能である。しかし、フレキシブルタッチパネル、ＵＤ（Ｕｌｔｒａ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）級の高解像度ディスプレイへの応用の観点から、既存のＩＴＯは導電率、柔軟性の側面において限界があり、また、インジウムの埋蔵量には限りがあることから、価格が高騰する傾向にあるため、これを代替するための多くの試みが行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、次世代電子機器として、曲げられる電子機器や、折り畳むことができる、フレキシブル電子機器が注目されている。したがって、前述の透明電極材料以外に、透明性と共に比較的高い導電性を示すだけでなく、柔軟性も確保することができる素材の開発が求められている。
【０００５】
本発明の目的は、高い導電性および優れた光透過性を有すると共に柔軟な導電性薄膜を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、前記導電性薄膜を含む電子素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
【０００８】
１．下記の化学式１で示され、層状結晶構造を有する化合物を含む、導電性薄膜：
【０００９】
【化１】
2016012563.tif 000003
【００１０】
ここで、Ｍｅは、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、またはＴｉである。
【００１１】
２．厚さが１００ｎｍ以下である、上記１．に記載の導電性薄膜。
【００１２】
３．厚さ３０ｎｍ以下であり、５５０ｎｍの波長の光に対する光透過率が８０％以上である、上記１．または２．に記載の導電性薄膜。
【００１３】
４．ＡｕＢ２、ＡｌＢ２、ＡｇＢ２、ＭｇＢ２、ＴａＢ２、ＮｂＢ２、ＹＢ２、ＷＢ２、ＶＢ２、ＭｏＢ２、ＳｃＢ２、またはこれらの組み合わせを含む、上記１．〜３．のいずれかに記載の導電性薄膜。
【００１４】
５．電気伝導度が５，０００Ｓ／ｃｍ以上である、上記１．〜４．のいずれかに記載の導電性薄膜。
【００１５】
６．電気伝導度が１０，０００Ｓ／ｃｍ以上である、上記５．に記載の導電性薄膜。
【００１６】
７．前記化合物は、波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数（α）と比抵抗（ρ）との積が３５Ω／□以下である、上記１．〜６．のいずれかに記載の導電性薄膜。
【００１７】
８．前記化合物は、波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数（α）と比抵抗（ρ）との積が６Ω／□以下である、上記７．に記載の導電性薄膜。
【００１８】
９．前記導電性薄膜は、波長５５０ｎｍの光に対する光透過率が９０％であるとき、面抵抗が６０Ω／□以下である、上記１．〜８．のいずれかに記載の導電性薄膜。
【００１９】
１０．前記層状結晶構造は、Ｐ６／ｍｍｍ（１９１）の空間群を有する六方晶系に属する、上記１．〜９．のいずれかに記載の導電性薄膜。
【００２０】
１１．前記層状結晶構造が、２５℃で空気に６０日以上露出された後も維持される、上記１．〜１０．のいずれかに記載の導電性薄膜。
【００２１】
１２．前記化合物を含む複数のナノシートを含み、前記ナノシートが接触して電気的に接続されてなる、上記１．〜１１．のいずれかに記載の導電性薄膜。
【００２２】
１３．前記化合物を含む連続する蒸着膜を有する、上記１．〜１１．のいずれかに記載の導電性薄膜。
【００２３】
１４．下記の化学式１で示され、層状結晶構造を有する化合物を含む導電性薄膜を有する、電子素子：
【００２４】
【化２】
2016012563.tif 000004
【００２５】
ここで、Ｍｅは、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、またはＴｉである。
【００２６】
１５．前記導電性薄膜は、厚さ３０ｎｍ以下であり、５５０ｎｍの波長の光に対する光透過率が８０％以上である、上記１４．に記載の電子素子。
【００２７】
１６．前記導電性薄膜は、ＡｕＢ２、ＡｌＢ２、ＡｇＢ２、ＭｇＢ２、ＴａＢ２、ＮｂＢ２、ＹＢ２、ＷＢ２、ＶＢ２、ＭｏＢ２、ＳｃＢ２、またはこれらの組み合わせを含む、上記１４．または１５．に記載の電子素子。
【００２８】
１７．前記化合物は、電気伝導度が５，０００Ｓ／ｃｍ以上であり、
波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数（α）と比抵抗（ρ）の積が３５Ω／□以下である、上記１４．〜１６．のいずれかに記載の電子素子。
【００２９】
１８．前記導電性薄膜は、前記化合物を含む複数のナノシートが電気的に接続されてなる、上記１４．〜１７．のいずれかに記載の電子素子。
【００３０】
１９．前記導電性薄膜は、波長５５０ｎｍの光に対する光透過率が９０％であるとき、面抵抗が６０Ω／□以下である、上記１４．〜１８．のいずれかに記載の電子素子。
【００３１】
２０．平板ディスプレイ、タッチスクリーンパネル、太陽電池、ｅ−ウィンドウ、エレクトロクロミックミラー、ヒートミラー、透明トランジスタ、またはフレキシブルディスプレイである、上記１４．〜１９．のいずれかに記載の電子素子。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る導電性薄膜は、層状構造を有する特定の金属（具体的には、遷移金属、アルミニウム、またはマグネシウム）のボライド化合物を含み、ＩＴＯ酸化物に比べて顕著に向上した導電性を示すことができるだけでなく、光吸収係数が低く高い水準の光透過率を示すことができる。よって、本発明に係る導電性薄膜は、高い導電性および優れた光透過性を有する。また、本発明の導電性薄膜は、柔軟性に優れるため、次世代フレキシブル電子機器における活用可能性が非常に高い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態による導電性薄膜に含まれているボライド化合物の層状結晶構造を模式的に示した図である。
【図２】実施例１で合成したＮｂＢ２の多結晶焼結体のＸ線回折スペクトルである。
【図３】実施例１で合成したＭｏＢ２の多結晶焼結体のＸ線回折スペクトルである。
【図４】実施例１で合成したＹＢ２の多結晶焼結体のＸ線回折スペクトルである。
【図５】実施例１で合成したＭｇＢ２の多結晶焼結体のＸ線回折スペクトルである。
【図６】実施例１で合成したＳｃＢ２の多結晶焼結体のＸ線回折スペクトルである。
【図７】酸化安定性実験において、６０日経過後のＭｏＢ２の多結晶焼結体のＸ線回折スペクトルである。
【図８】本発明の一実施形態に係る導電性薄膜を適用した有機発光装置を概略的に示した断面図である。
【図９】酸化安定性実験で、１２０日経過後、ＭｏＢ２の多結晶焼結体のＸ線回折スペクトルである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る導電性薄膜を適用したタッチスクリーンパネルの構造を概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の利点および特徴、そしてこれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照することにより明確になる。しかし、本発明は以下に開示される実施形態に限定されず、互いに異なる多様な形態によって実現される。但し、本実施形態は本発明の開示が完全になるようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に開示するために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇によって定義される。したがって、いくつかの実施形態で、公知の技術は本発明が曖昧に解釈されることを避けるために具体的に説明されない。特にことわりのない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術的および科学的用語を含む）は本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に共通的に理解される意味として使用される。また、一般に用いられる辞典に定義されている用語は、明白に特別に定義されていない限り、理想的にまたは過度に解釈されない。本明細書中、ある部分がある構成要素を「含む」という場合、特に反する記載がない限り、他の構成要素を除く（含まない）のではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。また、単数型は特別に言及しない限り、複数型も含む。
【００３５】
図面では、様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示す。また、各層の厚みの比率は、実際とは異なる場合がある。本明細書中、同一または類似する部分については同一の符号を使用する。
【００３６】
本明細書で、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その間にさらなる他の部分がある場合も含む。すなわち、層、膜、領域、板などは、上記のさらなる他の部分を介して、他の部分上に存在していてもよい。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時は、その間に他の部分がないことを意味する。
【００３７】
≪導電性薄膜≫
本発明は、以下の導電性薄膜を提供する。
【００３８】
本発明に係る導電性薄膜は下記の化学式１で示され、層状結晶構造を有する化合物（本明細書中、「化学式１の化合物」または単に「化合物」とも称することがある）を含む：
【００３９】
【化３】
2016012563.tif 000005
【００４０】
上記化学式１において、Ｍｅは、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、またはＴｉである。
【００４１】
ここで、「層状結晶構造」とは、上記化学式１中のＭｅ（金属）を含む層（すなわち、金属層）と、Ｂ（ホウ素）を含む層（ホウ素層）とが、交互に積層した構造をいう。
【００４２】
本発明に係る導電性薄膜は、層状結晶構造を有するため、当該層状結晶構造内で２次元に制限（ｃｏｎｆｉｎｅｄ）された電子を有している。このような電子は、薄膜の厚さが薄くても、高い移動度を有し、移動しやすいため、高い透明性と共に非常に高い水準の導電性を実現することができると考えられる。また、層状結晶構造を有する化合物を含む前記導電性薄膜は、層間スライディングが可能であることから、高い柔軟性を示すことができると考えられる。なお、上記メカニズムは単なる推測であり、本発明の技術的範囲は、このメカニズムによって限定されない。
【００４３】
前記導電性薄膜は、導電性や光透過性の観点から、化学式１において、Ｍｅが、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、またはＳｃであると好ましい。すなわち、導電性薄膜は、ＡｕＢ２、ＡｌＢ２、ＡｇＢ２、ＭｇＢ２、ＴａＢ２、ＮｂＢ２、ＹＢ２、ＷＢ２、ＶＢ２、ＭｏＢ２、ＳｃＢ２、またはこれらの組み合わせを含んでいると好ましい。なかでも、高い導電性が得られやすいという観点から、導電性薄膜は、ＡｕＢ２、ＡｌＢ２、ＭｇＢ２、ＮｂＢ２、ＹＢ２、ＳｃＢ２、またはこれらの組み合わせを含んでいるとより好ましく、ＡｌＢ２、ＳｃＢ２、またはこれらの組み合わせを含んでいると特に好ましい。
【００４４】
一実施形態において、前記導電性薄膜は、前記化合物の単結晶または多結晶を含んでもよい。すなわち、化学式１の化合物は、単結晶または多結晶であってもよい。
【００４５】
本発明に係る導電性薄膜は、上記のように、顕著に高い水準の導電性を示すことに加え、優れた光透過性を有する。したがって、透明電極など導電性および透明性が要求される分野において非常に有用である。
【００４６】
導電性薄膜の厚みは特に制限されないが、透明性に優れた導電性薄膜を得るという観点からは、その厚みは小さいと好ましい。具体的には、導電性薄膜の厚みは、１００ｎｍ以下であると好ましく、５０ｎｍ以下であるとより好ましく、３０ｎｍ以下であるとさらにより好ましく、２０ｎｍ以下であると特に好ましい。一方、その下限は特に制限されないが、実質的には、１ｎｍ以上であると好ましい。
【００４７】
そして、前記導電性薄膜の光透過率（特に、５５０ｎｍの光の透過率）は、その用途に応じたものであれば特に制限されないが、大きいほど好ましい。具体的には、前記導電性薄膜は、３０ｎｍ以下(例えば、２０ｎｍ以下、又は１０ｎｍ以下)であり、５５０ｎｍの波長の光に対する光透過率が８０％以上であると好ましい。さらに当該光透過率が、８５％以上であるとより好ましく、９０％以上であると特に好ましい。一方で、その上限は特に制限されないが、実質的には１００％である。
【００４８】
前述したように、可視光領域において、透明であり、かつ、高い導電性を有しており、さらには柔軟な透明電極材料の開発のために多様な研究が行なわれてきた。これに関連し、金属は高い電子密度および高い電気伝導度を有していると好ましい。しかし、大部分の金属は、大気中の酸素と容易に反応して表面に酸化物を形成しやすく、これにより導電率も著しく減少するという問題がある。これに対し、従来、良好な導電率を有しつつも、表面の酸化が抑制されたセラミック素材を用いて表面接触抵抗の減少を図るといった試みも行われていた。しかし、現在用いられている導電性セラミック素材（例えば、インジウム錫酸化物：ＩＴＯ）は原材料供給が不安定であるだけでなく、金属同様の導電率を実現することが難しく、また、柔軟性も良くないといった課題がある。一方、層状材料であるグラフェンの導電特性が報告された以後、層間結合力が弱い層状構造物質の単原子層薄膜に関する研究が活発に行なわれている。特に、機械的特性がぜい弱なインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を代替する高柔軟透明導電膜材料としてグラフェンを応用するための研究が数多く行なわれた。しかし、グラフェンは吸収係数（α）が高いため、透明性の観点から実用的な水準の透過度を示すことが難しく、単原子層が４層以上の厚さになると、実用的ではないという問題があった。一方、層状結晶構造を有することが知られた遷移金属ジカルコゲナイド（transition metal dichalcogenide：ＴＭＤ）の大部分は、比較的高い透過度を示すものの、導電率が半導体とほぼ同等であるため、これらを透明導電膜に応用することは容易ではない。
【００４９】
これとは対照的に、化学式１のボライド化合物は高い導電率を示すことができる。具体的には、前記導電性薄膜は、電気伝導度が５，０００Ｓ／ｃｍ以上であると好ましい。さらに、前記導電性薄膜は、電気伝導度が６，０００Ｓ／ｃｍ以上であるとより好ましく、７，０００Ｓ／ｃｍ以上であるとさらにより好ましく、１０，０００Ｓ／ｃｍ以上であるとさらにより好ましく、３０，０００Ｓ／ｃｍ以上であると特に好ましい。本発明に係る導電性薄膜は、上記のような高い導電率を示すことができる。一方、その上限は特に制限されないが、実質的には２００，０００Ｓ／ｃｍ以下である。
【００５０】
また、金属とボロンとの組成比が１：２である化学式１の化合物は、層状結晶構造を有する。このような層状結晶構造内で、単位構造層はファンデルワールス力によって連結されているため、層間スライディングが可能であり、機械的剥離または液相剥離などによりナノシートに製造できるため、柔軟性に優れた薄膜を提供することができる。したがって、本発明に係る導電性薄膜は、フレキシブル電子機器において有用である。
【００５１】
また、化学式１のボライド化合物は、低い光吸収係数を有する。したがって、当該化合物を含む薄膜を製造した際、当該薄膜は、可視光線領域で８０％以上の透過度を示すことができる。さらに好ましい形態では、導電性薄膜は、９０％以上の透過度を示す。
【００５２】
導電性薄膜の透明性と導電性とを両立させるという観点から、化学式１のジボライド化合物は、波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数（α）とその比抵抗（ρ）との積が３５Ω／□以下であると好ましい。さらに、上記吸収係数（α）とその比抵抗（ρ）との積は、２５Ω／□以下であるとより好ましく、２０Ω／□以下であるとさらにより好ましく、１０Ω／□以下であるとさらにより好ましく、６Ω／□以下であると特に好ましい。一方、その下限は特に制限されないが、実質的には、０．１Ω／□以上である。
【００５３】
ここで、吸収係数（α）および比抵抗（ρ）は、以下のコンピュータシミュレーションから求められた値である。即ち、比抵抗（ρ）は、該当金属ジボライド化合物の結晶構造からフェルミレベル付近での状態密度（ｄｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  ｓｔａｔｅ：ＤＯＳ）とバンド構造を計算して求める。また、特定波長に対する吸収係数（α）は、Ｄｒｕｄｅモデルを適用しインターバンドトランジション（バンド間遷移）による電子遷移を考慮して求められる前記化合物の誘電率定数から計算された値である。吸収係数（α）とその比抵抗（ρ）を求めるシミュレーション方法論については、Georg Kresse and Jurgen Furthmullerに開示されたVienna Ab-initio Simulation Package(written by Georg Kresse and Jurgen Furthmuller、Institut fur Materialphysik、Universitat Wien、Sensengasse 8、A-1130 Wien、Austria、August 24、2005、http://cms.mpi.univie.ac.at/VASP/)がさらに参照でき、本文献は援用によって本明細書に含まれる。前述のシミュレーション手続を整理すれば下記の表１の通りである。
【００５４】
【表１】
2016012563.tif 000006
【００５５】
表１に記載された内容について、以下、詳説する。
【００５６】
素材の量子力学的状態を計算するためにＤＦＴ技法（密度汎関数理論：電子の分布を波動関数の代わりに電子密度関数を用いて記述して量子力学方程式を解く方法）に基づいた第一原理計算（外部パラメータなしで基礎方程式から行う計算）を行って電子の量子力学的状態を計算する。第一原理ＤＦＴコードであるＶＡＳＰ（The Vienna Ab initio simulation package code）を用いて電子状態を計算する。２ＤＥＧ候補素材群をＩＣＳＤ（Inorganic Crystal Structure Data base）から選定し、その原子構造情報を入力、電子のエネルギー準位を模写して計算でき、そのような電子のｋ空間（ｋ−ｓｐａｃｅ）上でのエネルギー密度関数および状態密度関数を求める。
【００５７】
ＤＦＴ電算模写によって計算された電子構造は、Ｅ−ｋダイアグラム（バンド構造）とＤＯＳ（Ｄｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｔａｔｅ：電子状態密度、エネルギー別電子の状態密度関数）情報を与え、電子の存在可能な最大エネルギー準位（Ｅ）上のＤＯＳ存在有無によって金属導電材料（ＤＯＳ（Ｅ）＞０）或いは半導体性導電材料（ＤＯＳ（Ｅ）＝０）の有無を判別することができる。金属導電性材料の導電率（σ）を予測するために、半古典的なボルツマン輸送モデルを導入して導電特性を予測した。この時、電子のτ（緩和時間：電子が衝突せずに動ける時間）は一定であると仮定した。（文献：Ashcroft and Mermin、Solid State Physics）
【００５８】
【数１】
2016012563.tif 000007
【００５９】
τは電子の緩和時間、ｋは電子のｋ空間（ｋ−ｓｐａｃｅ）での状態、ｖ（ｋ）はｋ状態での電子の速度、ｆはフェルミ−ディラック分布（Ｆｅｒｍｉ−Ｄｉｒａｃ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）であり、Ｅはエネルギーである。この時、ｖ（ｋ）はＥ−ｋダイアグラム（Ｅ−ｋ  ｄｉａｇｒａｍ）から求められる。上記関係式から、σ／τを求めることができる。
【００６０】
導電性材料の透過度吸収度を決定するメカニズムは大きく自由電子のプラズマのような振動によるバンド内（Ｉｎｔｒａ−ｂａｎｄ）吸収と束縛電子のバンドからバンドへの遷移によるバンド間（Ｉｎｔｅｒ−ｂａｎｄ）吸収が存在する。各メカニズムを反映した量子電算模写過程は、下記の表２のようなプロセスを通じて求められる。（参考文献：Ashcroft and Mermin、Solid State Physics）
【００６１】
【表２】
2016012563.tif 000008
【００６２】
Ｂはバンド（ｂａｎｄ）、Ｄはドルーデモデル（Ｄｒｕｄｅ  ｍｏｄｅｌ）を示す。
【００６３】
この時、固体の誘電定数（ε）と屈折率（ｎ）、吸収係数（α）の関係は次の通りである。誘電定数はバンド間遷移（interband transtition）による部分（ε）とバンド内遷移（intraband transtion）による部分（ε）を全て考慮しなければならない。
【００６４】
ε（ω）＝ε（Ｄｒｕｄｅ）＋ε（Ｂａｎｄ）
＝ε１（ω）＋ｉ  ε２（ω）        誘電関数
（ｎ＋ｉｋ）２＝ε（ω）            屈折関数
α（ω）＝４πｋ／λ                吸収係数
前述の導電率計算のように、バンド間（ｉｎｔｅｒ−ｂａｎｄ）吸収の場合、既に計算されたバンド構造によって計算が可能な反面、自由電子によるバンド内（ｉｎｔｒａ−ｂａｎｄ）吸収の場合、ドルーデ（Ｄｒｕｄｅ）モデリングに基づいた導電率および光学係数計算によって次の通り模写を行った。［参考文献：Jinwoong Kim、Journal of Applied Physics 110、083501(2011)］
【００６５】
【数２】
2016012563.tif 000009
【００６６】
上記のように、計算されたバンド間（ｉｎｔｅｒ−ｂａｎｄ）吸収とバンド内（ｉｎｔｒａ−ｂａｎｄ）吸収を総合すれば、計算された物質の誘電関数を求めることができ、これによって光学定数を模写し、最終的に材料の反射度（Ｒ）、吸収係数（α）、透過度（Ｔ）を計算することができる。
【００６７】
前述の方法によって求められた、化学式１のジボライド化合物の電気伝導度（単結晶に対するシミュレーション値）、吸収係数（α）、比抵抗（ρ）、およびこれらの積と光透過率９０％である時の面抵抗値Ｒｓを整理すれば下記表３の通りである。なお、下記表３中、Ｅは指数を表し、例えば、「Ｅ−０６」は、「１０−６」を示す。また、「α×ρ」の項目は、波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数（α）とその比抵抗（ρ）との積を示す。
【００６８】
前記吸収係数（α）と比抵抗（ρ）との積は、下記の関係式によって、面抵抗（Ｒｓ）と透過度（ｌｎＴ）との積に相当する。したがって、α×ρ値が小さい化合物であるほど導電性薄膜の材料として有利である：
ｅ−αｔ＝Ｔ（即ち、αｔ＝−ｌｎＴ）
Ｒｓ＝ρ／ｔ
∴α×ρ＝Ｒｓ×（−ｌｎＴ）
α：吸収係数、
ρ：比抵抗、
Ｔ：透過度（ａｔ  λ＝５５０ｎｍ）、
ｔ：厚さ、
Ｒｓ：面抵抗。
【００６９】
【表３】
2016012563.tif 000010
【００７０】
本発明の一実施形態による導電性薄膜に含まれた前記化合物は、吸収係数（α）および比抵抗（ρ）の積（即ち、Ｒｓ×（−ｌｎＴ）値）が３５Ω／□以下であると好ましい。さらに、当該値は、２５Ω／□以下であるとより好ましく、２０Ω／□以下であるとさらにより好ましく、１０Ω／□以下であるとさらにより好ましく、６Ω／□以下であると特に好ましい。このように、本発明に係る化合物は、好ましくは０．１〜３５Ω／□、より好ましくは０．１〜２５Ω／□、さらにより好ましくは０．１〜２０Ω／□、さらにより好ましくは１〜１０Ω／□、特に好ましくは１〜６Ω／□という低い値を有する。したがって、低い比抵抗および高い光透過率を有する導電性薄膜を提供することができる。その結果、導電性および光透過性に優れた導電性薄膜を提供することができる。
【００７１】
本発明に係る導電性薄膜は、金属（Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、またはＴｉ）と非金属元素（Ｂ）を含む無機材料を含む。そして、これら無機材料によって層状結晶構造が形成されているため、前述のように、移動度の高い電子が存在することによって、厚さが薄くても、非常に高い水準の導電性を示すことができる。例えば、導電性薄膜は、波長５５０ｎｍの光に対する光透過率が９０％であるとき、面抵抗が３００Ω／□以下であると好ましく、１００Ω／□以下であるとより好ましく、６０Ω／□以下であるとさらにより好ましく、５０Ω／□以下であるとさらにより好ましく、４５Ω／□以下であると特に好ましい。
【００７２】
そして、本発明に係る導電性薄膜は、層状結晶構造を有することにより、層間スライディングが可能であることから、本発明の導電性薄膜は、高い柔軟性を示す。
【００７３】
前記化学式１で示すジボライド化合物の層状結晶構造は、Ｐ６／ｍｍｍ（１９１）の空間群を有する六方晶系に属していると好ましい。図１は、六方晶系構造を有し、空間群がＰ６／ｍｍｍ（１９１）であり、１：２の組成比を有するボライド系素材の原子配列を模式的に示したものである。このような原子配列は、無機化合物データベース（ICSD、Inorganic Crystal Structure Database）から入手した該当物質の原子配列情報に基づいてＶｅｓｔａプログラムで確認することができる。前記導電性薄膜は、酸化安定性に優れている。具体的には、前記導電性薄膜は、好ましくは６０日以上、より好ましくは１２０日以上、２５℃で空気に露出された後にも前記層状結晶構造を維持することができる。
【００７４】
図１は、本発明の一実施形態による導電性薄膜に含まれているボライド化合物の層状結晶構造を模式的に示した図である。図１を参照すれば、化学式１のジボライド化合物は、金属層とホウ素層とが交互に積み重ねられた原子配列を有する。化学式１のボライド化合物は層状構造を有し、金属結合、共有結合およびイオン結合を含む。特に、金属層とホウ素層間には弱いイオン性結合が働くので、単位構造面の脱層化（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）および剥離が比較的に容易に生じる。例えば、層状結晶構造を有する化学式１のボライド化合物は下記表４のような層間分離エネルギー（ｃｌｅａｖａｇｅ  ｅｎｅｒｇｙ）を有し得る。
【００７５】
【表４】
2016012563.tif 000011
【００７６】
表４から、化学式１のジボライド化合物は、層間分離エネルギー値が低いことを確認することができる。したがって、これらは液相剥離などの工程によってナノフレークに加工でき、このようにして得られたナノフレークは、高い導電性および高い光透過性を有する薄膜に加工することができる。
【００７７】
［導電性薄膜の製造方法］
以下、本発明に係る導電性薄膜の製造方法について説明する。
【００７８】
一実施形態において、前記導電性薄膜は、以下の手順で製造することができる。
【００７９】
まず、化学式１で示される金属ジボライド化合物の原料物質、これから製造された多結晶もしくは単結晶バルク材料（例えば、焼結体）、または前記バルク材料から得られた粉末を用意する。次いで、前記原料物質、製造されたバルク材料またはその粉末を用いて、蒸着などの方法によって導電性薄膜（例えば、透明導電膜）を形成することができる。
【００８０】
前記金属ジボライド化合物の原料物質は、それぞれの元素およびそれぞれの元素を含む化合物を含んでいると好ましい。例えば、原料物質としての金属粉末は、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｚｒ、またはＴｉを含んでいると好ましい。さらに、前記原料物質は、ホウ素粉末を含んでいると好ましい。この時の混合方法は特に制限されず、公知の方法を用いることができる。
【００８１】
多結晶バルク材料は、石英アンプル（ｑｕａｒｔｚ  ａｍｐｏｕｌｅ）法、アーク溶融（ａｒｃ  ｍｅｌｔｉｎｇ）法、固相反応法などを用いて前述の原料物質から製造することができる。
【００８２】
例えば、石英アンプル法は、原料元素を石英管（ｑｕａｒｔｚ  ｔｕｂｅ）または金属で作ったアンプルに入れ、真空で密封し熱処理して固相反応或いは溶融させる段階を含む。
【００８３】
アーク溶融法は、原料元素をチャンバーに入れ、不活性気体（例えば、窒素、アルゴン、など）雰囲気の中でアーク放電を行って原料元素を溶融させた後、固化する段階を含む。このとき、系中の圧力は特に制限されないが、１０−３ｔｏｒｒ〜１０−６ｔｏｒｒ（１３３．３２×１０−３〜１３３．３２×１０−６Ｐａ）であると好ましい。
【００８４】
アーク溶融法に用いる原料は、上記の金属およびホウ素粉末（原料粉末）であってもよいし、またはバルク材料（例えば、ペレット）であってもよい。必要によって、原料粉末は一軸加圧成形してバルク材料に成形されてもよい。アーク溶融法は、ペレットの上面と底面を均一に熱処理するようにペレットの上面と底面を反転させながらアーク溶融を２回以上遂行する段階を含んでいると好ましい。アーク溶融時に適用される電流の強さは、特に制限されず、５０Ａ以上であると好ましく、２００Ａ以上であるとより好ましいが、これに制限されない。一方、アーク溶融時に適用される電流の強さの上限は、３５０Ａ以下であると好ましく、３００Ａ以下であるとより好ましいが、これに制限されない。
【００８５】
また、アーク溶融を行う時間も特に制限されないが、例えば、１０〜６０分間行うと好ましい。
【００８６】
固相反応法は、原料粉末を混合してペレット化して、得られたペレットを熱処理するか、或いは原料粉末混合物を熱処理し、ペレット化して焼結する段階を含んでもよい。
【００８７】
製造された多結晶バルク材料は、焼結などによって高密度化してもよい。高密度化された材料は電気伝導度測定のための試片として用いることができる。
【００８８】
高密度化は、ホットプレス法、放電プラズマ焼結法、ホットフォージング法などによって行うことができる。ホットプレス法は、粉体化合物を所定の形状のモールドに加え、高温、例えば３００℃〜８００℃および高圧、例えば３０Ｐａ〜３００ＭＰａで成形する方法である。放電プラズマ焼結法は、粉体化合物に高圧の条件で高電圧電流、例えば約３０ＭＰａ〜約３００Ｍｐａの圧力で５０Ａ〜５００Ａの電流を流して短時間に材料を焼結することを含む。ホットフォージング法は、粉体化合物を例えば３００℃〜７００℃の高温で圧縮および焼結する段階を含んでもよい。
【００８９】
単結晶バルク材料は、結晶インゴット（ｃｒｙｓｔａｌ  ｉｎｇｏｔ）製造または単結晶成長によって得ることができる。
【００９０】
結晶インゴットは、一致溶融（調和溶融  ｃｏｎｇｒｕｅｎｔ  ｍｅｌｔｉｎｇ）する材料を融点より高い温度で加熱した後、徐冷（ｓｌｏｗ  ｃｏｏｌｉｎｇ）して得ることができる。例えば、原料混合物を石英アンプルに入れ、前記アンプルを真空状態で密封して原料混合物を溶融させた後、溶融液を徐々に冷却して結晶インゴットを得る。結晶粒子の大きさは、溶融液の冷却速度を調節して制御することができる。
【００９１】
単結晶成長は、金属フラックス法、ブリッジマン法、光学流動領域（光学式浮遊帯域  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｚｏｎｅ）法、蒸気輸送法などによって行うことができる。金属フラックス法は、原料粉末を別途の融剤（ｆｌｕｘ）と共にルツボに入れ、高温で溶かした後、徐々に冷却させて一定の温度で結晶が成長するように製造する方法である。ブリッジマン法は、原料元素をルツボに入れ、ルツボの端側で原料元素が溶解されるまで高温で加熱した後、高温領域を徐々に移動させて試料を局部的に溶解させながら試料全体を高温領域に通過するようにして結晶を成長させる段階を含む。光学流動領域法は、原料元素を棒状にシードロッドとフィードロッドに作った後、フィードロッドを、ランプの光を一焦点に集めて局部的に高温で試料を溶解させながら溶解部分を上側に徐々に引き上げて結晶を成長させる段階を含む方法である。蒸気輸送法は、原料元素を石英管下側に入れ、原料元素部分を加熱し石英管上側は低い温度として放置して原料元素が気化しながら低い温度で固相反応を起こして結晶を成長させる段階を含む方法である。得られた単結晶材料の電気伝導度は、直流４端子法によって測定することができる。
【００９２】
製造された多結晶または単結晶バルク材料は、粉砕等の方法により、微粉化して結晶粉末を得ることができる。微粉化の方法は、特に制限されず、ボールミルなど任意の方法によって行うことができる。微粉化後、例えば、ふるいを用いて一定の大きさの粉末を得ることができる。
【００９３】
製造された多結晶または単結晶バルク材料を、気相蒸着のターゲットなどとして使用することにより、前記化合物を含む薄い連続フィルム（即ち、導電性薄膜）を製造することができる。気相蒸着は、熱蒸着、スパッタリングなどの物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）、パルス型レーザ蒸着（ｐｕｌｓｅｄ  ｌａｓｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって行うことができる。このような蒸着法は、公知の、或いは商業的に入手可能な任意の装置を用いて行うことができる。蒸着の条件は、化合物の種類および蒸着方式に依存して、当業者であれば適宜変更することができ、特に制限されない。このような方法により、本発明は、一実施形態として、化学式１の化合物を含む連続する蒸着膜を有する導電性薄膜を提供することができる。
【００９４】
また、他の実施形態において、前記導電性薄膜は、前記バルク材料粉末を液相剥離によってナノシートに加工し（ナノシートを製造し）、このように用意されたナノシートから薄膜を製造する方法を採用してもよい。
【００９５】
この実施形態では、前述の化合物のバルク材料またはその粉体を、液相剥離（ｌｉｑｕｉｄ  ｐｈａｓｅ  ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ：ＬＰＥ）させて複数のナノシートとし、これら複数のナノシートが、電気的に接続されるように接触させて導電性薄膜を製造することができる。したがって、本発明の他の実施形態は、導電性薄膜が、化学式１の化合物を含む複数のナノシートを含み、前記ナノシートが接触して電気的に接続されてなる形態もまた提供する。
【００９６】
液相剥離は、適切な溶媒内で前記バルク材料または粉体を超音波処理して行うことができる。使用可能な溶媒の例は、水、アルコール（イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ヘキサン、ベンゼン、ジクロロベンゼン、トルエン、クロロホルム、ジエチルエーテル、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、酢酸エチル（ＥｔＯＡｃ）、アセトン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトニトリル（ＭｅＣＮ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、パーフルオロ化芳香族溶媒（例えば、ヘキサフルオロベンゼン、オクタフルオロトルエン、ペンタフルオロベンゾニトリル、ペンタフルオロピリジン）、またはこれらの組み合わせを含むが、これに制限されない。
【００９７】
前記溶媒は、上記の層状結晶構造の剥離を容易にし、剥離されたナノシートが固まることを防止するために界面活性剤などの添加剤をさらに含んでもよい。界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ  ｄｏｄｅｃｙｌ  ｓｕｌｆａｔｅ：ＳＤＳ）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ  ｄｏｄｅｃｙｌ  ｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ：ＳＤＢＳ）を使用することができる。
【００９８】
超音波処理は、公知の、または商業的に入手可能な任意の超音波処理装置を用いることができ、その条件（超音波処理時間）も特に制限されず、使用された溶媒および溶媒内の粉体の濃度などを考慮して適切に選択することができる。例えば、超音波処理は１時間以上であると好ましく、１時間〜１０時間であるとより好ましく、１時間〜２時間であると特に好ましいが、これに制限されない。溶媒内の化合物のバルク材料またはその粉体の濃度は、０．０１ｇ／ｍｌ以上であると好ましく、０．０１ｇ／ｍｌ〜１ｇ／ｍｌの範囲であるとより好ましいが、これに制限されない。なお、原料として上記化学式１の化合物を二種以上用いるときは、その合計量が上記範囲内であると好ましい。
【００９９】
剥離を促進するために、リチウム原子を層間結晶構造の前記化合物内にインターカレーションすることができる。一実施形態において、前記化合物をヘキサンなど脂肪族炭化水素溶媒内のアルキル化リチウム化合物（例えば、ブチルリチウム）溶液に含浸してリチウム原子を前記化合物内にインターカレーションさせ、得られた生成物を超音波処理して前記化合物を含む複数のナノシートを得ることができる。このとき、得られた生成物を水に入れると、水と挿入されたリチウムイオンとの反応によって結晶構造の層間で水素が発生して層間分離を促進することができる。このように製造されたナノシートは、適切な方法（例えば、遠心分離）によって分離して洗浄すると好ましい。
【０１００】
製造されたナノシートを含む導電性薄膜では、ナノシートが互いに物理的に接触して電気的に接続された状態となる（電気的連結）。ナノシートが物理的に連結されて薄い膜を形成する場合、製造された膜は、透過度に優れた導電性薄膜となる。このように製造されたフィルムは、カバレージ（coverage）が５０％以上であり得る。このように製造された膜は、その厚さが１００ｎｍ以下であると好ましく、３０ｎｍ以下であるとより好ましく、２０ｎｍ以下であるとさらにより好ましく、５ｎｍ以下であると特に好ましい。例えば、５ｎｍ以下である場合、非常に高い光透過率（例えば、８０％以上、さらには８５％以上）を示すことができる。ナノシートを用いた膜（フィルム）の形成は、公知の方法を適宜選択して行うことができる。例えば、膜形成は、ディップコーティング、スプレーコーティング、インクまたはペースト形成後のプリンティングなどによって行うことができる。一方、上記形態の薄膜の厚みの下限は特に制限されないが、公知の方法により形成されうる厚さを限度とするが、実質的には、１ｎｍ以上であると好ましい。
【０１０１】
一実施形態によれば、製造されたナノシートを脱イオン水に付加した後、分散液を再び超音波処理する。超音波処理された前記分散液に水と非混和性の有機溶媒（例えば、キシレン、トルエンなど芳香族炭化水素）を付加する。得られた混合物を振とうすると、ナノシートを含む薄膜が、水と前記有機溶媒との間の界面に形成される。湿潤された、清潔な、酸素プラズマ処理されたガラス基板を前記界面に短時間浸した後徐々に取り出すと、前記界面において形成された前記ナノシートを含む薄膜が前記基材上に形成される（すなわち、基材上にナノシートを含む薄膜が移しとられる。水／有機溶媒の界面の面積当りのナノシート濃度、ならびに基板を取り出す時の速度および角度を調節して、製造される薄膜の厚さなどを調節することができる。
【０１０２】
前記導電性薄膜は、高い導電性、高い光透過性、および優れた柔軟性を示すことができるので、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電性酸化物を含む電極などと、Ａｇナノワイヤを含む透明フィルムを代替することができる。
【０１０３】
≪電子素子≫
さらに本発明は、前述の導電性薄膜を含む電子素子を提供する。前記導電性薄膜に対する具体的内容は前述の通りである。前記電子素子としては、例えば、平板ディスプレイ（例えば、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ）、タッチスクリーンパネル、太陽電池、ｅ−ウィンドウ、ヒートミラー（ｈｅａｔ  ｍｉｒｒｏｒ）、透明トランジスタ、およびフレキシブルディスプレイ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｄｉｓｐｌａｙ）等が挙げられるが、これに制限されるわけではない。
【０１０４】
図８は、一実施形態による導電性薄膜を適用した有機発光装置を概略的に示した断面図である。
【０１０５】
一実施形態による有機発光装置は、基板１０、下部電極２０、下部電極２０と対向する上部電極４０、そして下部電極２０と上部電極４０の間に介在する発光層３０を含む。なお、下部電極２０と上部電極４０の間には、任意でさらに補助層５０を設けてもよい。
【０１０６】
基板１０の材料は特に制限されず、公知の材料を用途に応じて適宜用いることができる。例えば、ガラスのような無機物質またはポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリエーテルスルホンまたはこれらの組み合わせ等の有機材料、シリコンウエハ等の無機材料などが例示される。
【０１０７】
下部電極２０と上部電極４０のうちの一つはカソードであり、他の一つはアノードである。例えば、下部電極２０はアノードであり、上部電極４０はカソードであってもよい。
【０１０８】
下部電極２０と上部電極４０のうちの少なくとも一つは透明電極であり、下部電極１０が透明電極である場合、基板１０側に光を取り出す背面発光（ボトムエミッション）型であってもよいし、上部電極４０が透明電極である場合、基板１０の反対側に光を取り出す前面発光（トップエミッション）型であってもよい。また、下部電極２０および上部電極４０が全て透明電極である場合、基板１０側および基板１０の反対側に両面発光することができる。
【０１０９】
このとき、透明電極は、本発明に係る、前述の導電性薄膜から作製される。前記導電性薄膜に対する具体的な構成および製造方法は前述の通りであるため、ここでは説明を省略する。本発明に係る導電性薄膜は高い電子密度を示すことができる。よって、前記導電性薄膜を用いて既存のＬｉＦ／Ａｌ或いはＭｇＡｇ合金（アロイ）を単一の材料に代替可能である。
【０１１０】
発光層３０は、赤色、緑色、青色の三原色など基本色のうちのいずれか一つの光を固有に出す有機材料または有機材料と無機材料との混合物で作製され、例えば、ポリフルオレン誘導体、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体またはこれらの高分子材料にペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン、キナクリドンなどをドーピングした化合物が含まれてもよい。有機発光装置は、発光層から出す基本色の色光の空間的な合成により所望の映像を表示する。
【０１１１】
発光層３０は、赤色、緑色、青色の三原色など基本色の組み合わせによって白色発光することができ、この時、色の組み合わせは隣接する副画素の色を組み合わせて白色発光する形式でもよいし、垂直方向に積層された色を組み合わせて白色発光する形式であってもよい。
【０１１２】
発光層３０と上部電極４０との間には、発光層３０の発光効率を改善するための補助層５０をさらに含んでいてもよい。図８では、発光層３０と上部電極４０との間にのみ、補助層５０を配置した形態を図示したが、これに限定されず、発光層３０と下部電極２０との間に位置してもよいし、発光層３０と上部電極４０との間および発光層３０と下部電極２０との間両方に位置してもよい。
【０１１３】
補助層５０は、電子と正孔との均衡を合わせるための電子輸送層および正孔輸送層と、電子と、正孔との注入を強化するための電子注入層および正孔注入層などがあり、これらの中から選択された一以上の層を含んでもよい。
【０１１４】
一実施形態において、前記電子素子は、タッチスクリーンパネル（ＴＳＰ）であってもよい。タッチスクリーンパネルの詳細な構造は、公知のものをそのまま、あるいは適宜改変して採用することができる。タッチスクリーンパネルの簡略化された構造を図１０に模式的に示す。図１０を参照すれば、前記タッチスクリーンパネル１００は、表示装置用パネル（例えば、ＬＣＤパネル）上に第１透明導電膜１１０、第１透明接着層１２０（例えば、光学用接着剤（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ：ＯＣＡ）フィルム、第２透明導電膜１３０、第２透明接着層１４０、および表示装置用ウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）１５０を含む構造を有してもよい。このとき、第１透明導電膜および／または第２透明導電膜として、本発明に係る前述の導電性薄膜を採用することができる。
【０１１５】
ここでは、導電性薄膜を有機発光装置またはタッチスクリーンパネル（例えば、ＴＳＰの透明電極）に適用した例を説明したが、これに限定されず、透明電極が使用される全ての電子素子の電極に用いることができ、例えば、液晶表示装置の画素電極および／または共通電極、有機発光装置のアノードおよび／またはカソード、プラズマ表示装置の表示電極等にも用いることができる。
【０１１６】
以下、本発明の具体的な実施例を提示する。但し、以下に記載された実施例は本発明を具体的に例示するか説明するためのものに過ぎず、これによって本発明が制限されてはならない。
【実施例】
【０１１７】
本発明の効果を、以下の実施例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。また、実施例において「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量％」を表す。
【０１１８】
また、下記操作において、特記しない限り、操作および物性などの測定は、常温（２５℃）／相対湿度４０〜５０％ＲＨの条件下で行う。
【０１１９】
（実施例１：多結晶バルク材料の製造）
グローブボックス内でアルミニウム（Ａｌ）粉末、マグネシウム（Ｍｇ）粉末、モリブデン（Ｍｏ）粉末、スカンジウム（Ｓｃ）粉末、イットリウム（Ｙ）粉末、タングステン（Ｗ）粉末、バナジウム（Ｖ）粉末、ニオブ（Ｎｂ）粉末、またはタンタル（Ｔａ）（純度：９９．９５％、製造会社：ＬＴＳ）粉末と、ホウ素粉末（純度：９９．９％、製造会社：ＬＴＳ）を１：２モル比で混合して、総試料重量が３グラムの混合物を用意し、これを一軸加圧成形してバルク形態の成形体を作製した。製造された成形体をアークメルティング装備（製造会社：イェインテック、機器名：Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ  Ｆｕｒｎａｃｅ）の銅（Ｃｕ）炉床に装填し、拡散ポンプを作動させて装備の内部が１０−３ｔｏｒｒ（１３３．３２×１０−３Ｐａ）以下の真空度となるように調整した。装備の内部にアルゴンガスを注入し、アークスイッチを入れた後、アークチップをサンプル近傍に移動させてサンプルとアークチップ間の距離を０．５〜１ｃｍとした後、アークを発生させた。溶融のためにアーク電流強さは２００〜２５０アンペアに調節した。サンプルの均質性を高めるため、アークメルティング中にサンプルを上下反転させた。１０〜２０分経過後にサンプルを冷却して多結晶バルク材料を得た。
【０１２０】
〈電気伝導度測定〉
製造された多結晶バルク材料の電気伝導度σを、ＵＬＶＡＣ−Ｒｉｋｏ  ＺＥＭ−３を用いて常温（２５℃）／常圧（１ａｔｍ）条件下において、直流４端子法で測定した。その結果を表５に示す。
【０１２１】
【表５】
2016012563.tif 000012
【０１２２】
表５の結果から、実施例のジボライド化合物を含む多結晶バルク材料は、通常のＩＴＯ電極（５０００Ｓ／ｃｍ程度）に比べて顕著に高い水準（具体的には、少なくとも２倍以上であり、さらには、５倍以上の値を示すものもあった。）の電気伝導度σ（導電率）を示すことが確認された。
【０１２３】
〈Ｘ線回折分析〉
上記手順にて製造されたニオブ（Ｎｂ）ジボライド多結晶焼結体、モリブデン（Ｍｏ）ジボライド多結晶焼結体、イットリウム（Ｙ）ジボライド多結晶焼結体、マグネシウム（Ｍｇ）ジボライド多結晶焼結体、およびスカンジウム（Ｓｃ）ジボライド多結晶焼結体に対して、Ｘ線回折分析を行なった。このとき、Ｘ線回折装置は、Ｂｒｕｋｅｒ社製  機器名：Ｄ８Ａｄｖａｎｃｅを用いた。
【０１２４】
その結果を図２〜図６にそれぞれ示す。図２〜図６の結果から、合成された金属ジボライド多結晶焼結体（バルク材料）は、六方晶系であり、Ｐ６／ｍｍｍ（１９１）の空間群を有する層状構造を含むことを確認した。
【０１２５】
（実施例２：薄膜の酸化安定性評価）
実施例１で製造したモリブデン（Ｍｏ）ジボライド多結晶焼結体を、常温（２５℃）で６０日間および１２０日間放置した後、それぞれＸ線回折分析を行った。このとき、Ｘ線回折装置は、Ｂｒｕｋｅｒ社製  機器名：Ｄ８Ａｄｖａｎｃｅを用いた。その結果をそれぞれ図７と図９に示す。図７は６０日間経過後、図９は１２０日間経過後の結果である。
【０１２６】
図７および図９の結果から、モリブデン（Ｍｏ）ジボライド多結晶焼結体は、常温で長期間放置した後も結晶構造をそのまま維持しており、したがって、酸化安定性に優れていることが確認された。このような結果は、前述のジボライド化合物を含む透明導電膜が、酸化防止のための不動態化を行わなくても、電極などに使用可能であることを示唆している。また、上記以外の本発明に係る金属のジボライド多結晶焼結体もまた、上記と同様の挙動を示した。
【０１２７】
（実施例３：電気伝導度異方性計算）
実施例１で製造した９種の金属ジボライド化合物およびＡｕＢ２およびＡｇＢ２に対して、単結晶焼結体であると仮定し、シミュレーションプログラムＶｉｅｎｎａ  Ａｂ  ｉｎｉｔｉｏ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｐａｃｋａｇｅ（ＶＡＳＰ）とＢｏｌｔｚｍａｎｎ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ（ＢｏｌｔｚＴｒａＰ）とによって面内（ｉｎ  ｐｌａｎｅ）導電率（σｘ）および面外（ｏｕｔ  ｏｆ  ｐｌａｎｅ）導電率（σｚ）を計算し、その結果を表６に示す。なお、下記表６中、Ｅは指数を表し、例えば、「Ｅ＋０５」は、「１０５」を示す。
【０１２８】
【表６】
2016012563.tif 000013
【０１２９】
上記表６の結果から、本発明に係る金属ジボライド化合物は、導電率の異方性が大きくないことが確認された。
【０１３０】
（実施例４：蒸着による連続薄膜製造）
実施例１で製造されたＭｇＢ２焼結体をターゲットとして使用し、Ａｌ２Ｏ３基板上にＮｄ／ＹＡＧレーザを用いて以下の条件下にパルス型レーザ蒸着（ＰＬＤ）を行った。この時の条件は、下記の通りである。
【０１３１】
ＰＬＤ装置：ＰＬＤ  ５０００  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、ＰＶＤ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
出力：６０ｍＪ／ｃｍ２
時間：２０分
基板温度：６００℃
真空度：２×１０−６
製造されたＭｇＢ２蒸着膜の厚さは約２０ｎｍであった。
【０１３２】
（実施例５：金属ジボライドナノフレークを含む薄膜の製造）
実施例１で製造したＭｇＢ２焼結体を粉砕した。得られた粉末０．１グラムをブチルリチウムが溶けているヘキサン溶媒１００ｍｌ内に分散させ、この溶液を７２時間攪拌した。その結果、層間分離が起こり、ＭｇＢ２ナノフレークを含む分散液を得た。
【０１３３】
得られたナノシートを遠心分離して、沈殿物を再び水で洗浄し、遠心分離した。
【０１３４】
得られたナノシート沈殿物をバイアルに入れ、３ｍｌの脱イオン水を添加し、超音波処理した。ここに２〜３ｍｌのトルエンを付加し、バイアルを振とうすると、水層とトルエン層の間の界面にナノシートを含む薄膜が形成された。酸素プラズマ処理されたガラス基板を前記界面に短時間浸した後取り出すと、界面のＭｇＢ２ナノシート（ナノフレーク）を含むフィルムが前記ガラス基板上に形成された。
【０１３５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【符号の説明】
【０１３６】
１０      基板
２０      下部電極
３０      発光層
４０      上部電極
５０      補助層
１００      スクリーンパネル
１１０      第１透明導電膜
１２０      第１透明接着層
１３０      第２透明導電膜
１４０      第２透明接着層
１５０      表示装置用ウィンドウ
【図１】
2016012563.tif 000017
【図２】
2016012563.tif 000018
【図３】
2016012563.tif 000019
【図４】
2016012563.tif 000020
【図５】
2016012563.tif 000021
【図６】
2016012563.tif 000022
【図７】
2016012563.tif 000023
【図８】
2016012563.tif 000024
【図９】
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【図１０】
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