專利名稱：透明導(dǎo)電膜和具備該透明導(dǎo)電膜的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透明導(dǎo)電膜和具備該透明導(dǎo)電膜的裝置。
背景技術(shù)：
歷來，在液晶顯示器裝置、有機場致發(fā)光裝置等圖像顯示裝置、薄膜太陽能電池、 色素增感太陽能電池等太陽能電池裝置、電子部件等各種裝置中使用透明導(dǎo)電膜。所述透明導(dǎo)電膜優(yōu)選電阻小。歷來，作為透明導(dǎo)電膜，已知由含有錫(Sn)的氧化銦(ITO)構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜或者由氧化鋅(SiO)構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜等。作為以氧化銦為主成分的透明導(dǎo)電膜，除去由ιτο構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜以外，例如，公開有由通過濺射法添加了鈰0 )的氧化銦構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜(例如，參照專利文獻1)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻1專利文獻1 特開平8160134號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，由添加了鈰的氧化銦構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜存在難以實現(xiàn)長波長一側(cè)的光吸收少、有良好的載流子遷移率、并且進一步降低電阻這樣的問題。本發(fā)明是鑒于上述問題點而完成的，提供一種長波長一側(cè)的光吸收少、具有良好的載流子遷移率、并且能夠進一步降低電阻的透明導(dǎo)電膜和具備該透明導(dǎo)電膜的裝置。用于解決課題的方法本發(fā)明一個方案的透明導(dǎo)電膜是包括含有氫和鈰的氧化銦、實質(zhì)上由多晶體結(jié)構(gòu) (多晶結(jié)構(gòu))構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜，電阻率為3.4Χ10_4Ω · cm以下。根據(jù)本發(fā)明，由于是包括含有氫和鈰的氧化銦、實質(zhì)上由多晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜，并且電阻率為3. 4X ΙΟ"4 Ω -cm以下，因此長波長一側(cè)的光吸收少，能夠使載子遷移率良好，能夠進一步降低電阻。因而，在適用于液晶顯示器裝置、有機場致發(fā)光裝置等圖像顯示裝置、晶體太陽能電池、薄膜太陽能電池、色素增感太陽能電池等太陽能電池裝置、電子部件等的情況下，能夠提高這些裝置的特性。發(fā)明的效果能夠提供長波長一側(cè)的光吸收少、具有良好的載流子遷移率并且能夠進一步降低電阻的透明導(dǎo)電膜和具備該透明導(dǎo)電膜的裝置。


圖1是本發(fā)明的一實施方式的透明導(dǎo)電膜的截面圖。圖2是表示在本發(fā)明的一實施方式的實施例1 實施例7和比較例1 比較例10的膜制作中使用的燒結(jié)體、基體的種類、透明導(dǎo)電膜中的鈰(Ce)含有量和氫含有量、透明導(dǎo)電膜的電阻率、載流子遷移率和載流子密度的附圖。圖3是表示本發(fā)明的一實施方式的實施例和比較例的透明導(dǎo)電膜的鈰(Ce)濃度與電阻率的關(guān)系的附圖。圖4是表示本發(fā)明的一實施方式的實施例和比較例的透明導(dǎo)電膜的鈰(Ce)濃度與載流子遷移率的關(guān)系的附圖。圖5是表示本發(fā)明的一實施方式的實施例和比較例的透明導(dǎo)電膜的方式(Ce)濃度與載流子密度的關(guān)系的附圖。
具體實施例方式
以下，使用

本發(fā)明的實施方式的透明導(dǎo)電膜。1是按以下順序具備玻璃基板、多晶硅基板、單晶硅基板和實質(zhì)上本征(真性)的 i型非晶硅層和P型非晶硅層而構(gòu)成的上表面是該P型非晶硅層的單晶硅基板等基體，2是形成在上述基體1上的透明導(dǎo)電膜。透明導(dǎo)電膜2是含有氫(H)、并且含有鈰(Ce)的主成分是由氧化銦構(gòu)成的膜。艮口， 上述透明導(dǎo)電膜2含有氫(H)、鈰(Ce)、In(銦)和氧(0)，作為雜質(zhì)，由摻雜(dope)有氫 (H)和鈰(Ce)的氧化銦(In2O3)構(gòu)成。另外，透明導(dǎo)電膜2實質(zhì)上由多晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，而且由以覆蓋基體上的方式豎立的多個柱形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，雖然極少，但是有非晶質(zhì)部分。透明導(dǎo)電膜2的氫(H)的含有量優(yōu)選1. OX 1021atOmS/Cm3以上，更優(yōu)選1021atomS/ cm3數(shù)量級。氫的含有量是透明導(dǎo)電膜2的膜厚方向中的中間位置的含有量的值，大致相當于除去透明導(dǎo)電膜2的兩個表面附近的平均含有量。透明導(dǎo)電膜2的氫的含有濃度，除去兩個表面附近，優(yōu)選基體1 一側(cè)比膜表面一側(cè)的含有濃度大，更優(yōu)選朝向基體1 一側(cè)逐漸增大的結(jié)構(gòu)。透明導(dǎo)電膜2的電阻率為3. 4Χ10_4Ω · cm以下。透明導(dǎo)電膜2的電阻率越小越好，但是也可以是3.4 X 1(Γ4 Ω · cm以下1. 0Χ1(Γ4Ω · cm以上。透明導(dǎo)電膜2的鈰(Ce)的含有量期望是1. 0 X 102°atOmS/Cm3以上 1. 4X1021atoms/cm3 以下，優(yōu)選 2. 4X 102Clatoms/cm3 以上 1. 2X 1021atoms/cm3 以下，更優(yōu)選 4. 8X102Clatoms/cm3 以上 1. 1 X 1021atoms/cm3 以下，進一步優(yōu)選 7. 5X 102Clatoms/cm3 以上 1. OX 1021atoms/cm3 以下，特別優(yōu)選 7. 5X 102Clatoms/cm3 以上 8. 5X 102Clatoms/cm3 以下。以下，說明本實施方式的透明導(dǎo)電膜的制造方法。首先，準備通過洗凈去除了表面雜質(zhì)的基體1。另外，上述基體1是在η型單晶硅基板上順序形成實質(zhì)上本征的i型非晶硅層和 P型非晶硅層而構(gòu)成的基體的情況下，在通過洗凈η型單晶硅基板而去除了雜質(zhì)以后，例如使用RF等離子體CVD法，在頻率約13. 56MHz、形成溫度約100°C 約300°C，反應(yīng)壓力 約5Pa 約100Pa，RF功率約lmW/cm2 約500mW/cm2的條件下，在η型單晶硅基板上，順序形成上述i型非晶硅層和上述P型非晶硅層，然后再次進行洗凈。接著，使用離子鍍法，在Ar與&的混合氣體和水蒸汽的氣氛中和在室溫下，在基體1上形成由含有氫(H)和鈰(Ce)作為雜質(zhì)的氧化銦構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜。此處，作為材料源，使用含有規(guī)定量的摻雜用的氧化鈰(CeO2)粉末的^i2O3粉末的燒結(jié)體。該情況下，通過使用改變了氧化鈰(CeO2)粉末的含有量的燒結(jié)體，能夠使上述透明導(dǎo)電膜中的鈰(Ce)量變化。接著，為了進行結(jié)晶化，把上述透明導(dǎo)電膜例如在約200°C下進行1小時左右的退火(anneal)，制作透明導(dǎo)電膜2。另外，在制造各種裝置時，在制造過程中兼有退火處理的情況下，也可以不另外設(shè)置該退火工序。本實施方式的透明導(dǎo)電膜2根據(jù)后向散射電子繞射(EBSD)、透射型電子顯微鏡 (TEM)和X線繞射(XRD)的測定結(jié)果，判明了實質(zhì)上由具有多晶體結(jié)構(gòu)的柱形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，雖然極少，但是有非晶質(zhì)部分。圖2是表示本實施方式的實施例1 實施例7和比較例1 比較例10的膜制作中使用的燒結(jié)體中的氧化鈰(CeO2)量、基體的種類、透明導(dǎo)電膜中的鈰(Ce)含有量和氫含有量、透明導(dǎo)電膜的電阻率、載流子遷移率和載流子密度的附圖。而且，透明導(dǎo)電膜中的Ce 的量使用盧瑟福(rutherford)后向散射分析法(RBS)進行測定。另外，透明導(dǎo)電膜中的氫的量使用氫前向散射分析法(HR5)進行測定。圖中，在氫含有量的欄中“多”是指透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量約為2.0X1021atomS/ cm3, “少”是指9.0X102°atoms/cm3,基體的欄的“ (111) Si基板”意味著在η型單晶硅基板上順序具備層厚約5nm的實質(zhì)上本征的i型非晶硅層和層厚約5nm的ρ型非晶硅層而構(gòu)成的基體。比較例1 10除去燒結(jié)體、水蒸汽的量以外，按照與本實施方式的制造方法相同的方法制作。而且，比較例1 7是含有氫(H)和鈰(Ce)的主成分由氧化銦構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜，比較例8 比較例10的透明導(dǎo)電膜是含有氫(H)和錫(Sn)的主成分由氧化銦構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜。圖3是表示上述實施例1 實施例7的透明導(dǎo)電膜2和比較例1 10的透明導(dǎo)電膜的電阻率與該透明導(dǎo)電膜中的鈰(Ce)的量的關(guān)系的附圖。此處，實線是透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量為2.0X1021atOmS/Cm3的情況，虛線是透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量為 9.0X102°atomS/Cm3的情況。而且，電阻率使用霍爾效應(yīng)測定裝置以范德堡法(Van der Pauw Method)進行測定。從圖2和圖3可知，在透明導(dǎo)電膜的鈰(Ce)的含有量在1. 0X 102°atOmS/Cm3以上1.4X1021atomS/Cm3以下的范圍內(nèi)透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量為2. 0X 1021atOmS/cm3的 1021atOmS/Cm3數(shù)量級的情況下，與透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量為9. 0 X K^atoms/cm3的 102°atomS/Cm3數(shù)量級的情況相比較，電阻率小，為3. 4Χ10_4Ω · cm以下。進而判明，在透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量是2. 0 X 1021atoms/cm3的1021atomS/ cm3的數(shù)量級的情況下，優(yōu)選透明導(dǎo)電膜的鈰(Ce)的含有量在2. 4 X 1020atoms/cm3 以上1. 2X1021atoms/cm3以下的范圍內(nèi)電阻率小至2. 5 X IO"4 Ω · cm以下，優(yōu)選在 4. 8X 1020atoms/cm3 以上 1. 1 X 1021atoms/cm3 以下的范圍內(nèi)電阻率小至 2. 2 X IO"4 Ω .cm 以下，更加優(yōu)選在7. 5X102°atomS/Cm3以上1. 0X 1021atomS/Cm3以下的范圍內(nèi)，特別是可以為 7. 5X102Clatoms/cm3 以上 8. 5 X 102Clatoms/cm3 以下。圖4是表示上述實施例1 實施例7的透明導(dǎo)電膜2和比較例1 比較例10 的透明導(dǎo)電膜的載流子遷移率與膜中的鈰(Ce)的量的關(guān)系的附圖。圖中，實線是透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量為2.0X1021atOmS/Cm3的情況，虛線是透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量為 9.0X102°atoms/cm3的情況。而且，載流子遷移率使用霍爾效應(yīng)測定裝置進行測定。由于載流子遷移率其值越大，越減小電阻率，作為裝置的電極的特性越好，因此優(yōu)選載流子遷移率高。從圖2和圖4判明了，在透明導(dǎo)電膜的鈰(Ce)的含有量在1. 0X 102°atOmS/Cm3以上1.4X1021atomS/Cm3以下的范圍內(nèi)透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量為2. 0X 1021atOmS/cm3的 1021atOmS/Cm3的數(shù)量級的情況下，與透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量為9. 0X 102。atomS/Cm3的 1020atoms/cm3的數(shù)量級的情況相比較，載流子遷移率大，為70cm2/VS以上，較大。進而判明了，在透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量是2.0X1021atOmS/cm3的1021atoms/ cm3數(shù)量級的情況下，期望透明導(dǎo)電膜的鈰(Ce)的含有量為l.OXKTatoms/cm3以上 1. 2X1021atoms/cm3以下的范圍內(nèi)載流子遷移率為90cm2/Vs以上，優(yōu)選2. 4X 1020atoms/cm3 以上 1. 1 X 1021atoms/cm3 以下的范圍，更優(yōu)選 4. 8 X 102Clatoms/cm3 以上 1. 0 X 1021atoms/cm3 以下的范圍，特別是可以為7. 5X 1020atoms/cm3以上8. 5X 1020atoms/cm3以下。從上述的透明導(dǎo)電膜的電阻率和載流子遷移率的觀點出發(fā)，判明了期望透明導(dǎo)電膜的鈰(Ce)的含有量為1.0X102°atoms/cm3以上1. 4X 1021atoms/cm3以下，優(yōu)選為 2. 4X102Clatoms/cm3 以上 1. 1 X 1021atoms/cm3 以下，更優(yōu)選 4. 8X 102Clatoms/cm3 以上 1. 0X1021atoms/cm3 以下，進一步優(yōu)選 7. 5X 102Clatoms/cm3 以上 8. 5X 102Clatoms/cm3 以下。圖5是表示上述實施例1 實施例7的透明導(dǎo)電膜2和比較例1 比較例10 的透明導(dǎo)電膜的載流子密度與膜中的鈰(Ce)的量的關(guān)系的附圖。圖中，實線是透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量為2.0X1021atOmS/Cm3的情況，虛線是透明導(dǎo)電膜中的氫(H)量為 9.0X102°atoms/cm3的情況。另外，載流子密度使用霍爾效應(yīng)測定裝置進行測定。載流子密度，由于其值越大，越吸收長波長一側(cè)的光，另外，載流子自身成為散射的主要原因，因此其結(jié)果是由于使載流子遷移率減少，所以如果電阻率相同，則優(yōu)選載流子密度小。但是，如果載流子密度過低，則膜中的粒界散射增加，其結(jié)果是由于使遷移率減少， 因此優(yōu)選處在某個一定的范圍。從圖2和圖5判明了在透明導(dǎo)電膜的鈰(Ce)的含有量在1. 0X 1020atoms/cm3以 ±2.0X1021atoms/cm3以下的范圍中，載流子密度為2. OX IO2W以上3. 5 X IO2W3以下， 是良好的范圍，而在該范圍中，該透明導(dǎo)電膜的鈰(Ce)的含有量在更高濃度一側(cè)或更低濃度一側(cè)更好。而且，從圖2 圖4判明了，含有氫(H)和錫(Sn)的主成分由氧化銦構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜的比較例8 比較例10，雖然電阻率小，但是載流子遷移率未滿60cm2/Vs，含有氫含有量為1021atOmS/Cm3數(shù)量級的氫(H)和鈰(Ce)的主成分由氧化銦構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜為優(yōu)選。本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜能夠適用于液晶顯示器裝置、有機場致發(fā)光裝置等圖像顯示裝置、結(jié)晶太陽能電池、薄膜太陽能電池、色素增感太陽能電池等太陽能電池、電子部件等。例如，也可以適用于在玻璃基板上順序地形成有具有紋理(texture)結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電膜、一個(一種)導(dǎo)電型非晶硅層、實質(zhì)上本征的i型非晶硅層、與該一個導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的非晶硅層和透明導(dǎo)電膜的薄膜太陽能電池的透明導(dǎo)電膜中。產(chǎn)業(yè)上的可利用性
由于能夠提供長波長一側(cè)的光吸收少、有良好的載流子遷移率、并且能夠進一步降低電阻的透明導(dǎo)電膜和具備該透明導(dǎo)電膜的裝置，因此能夠在液晶顯示器裝置、有機場致發(fā)光裝置等圖像顯示裝置、結(jié)晶太陽能電池、薄膜太陽能電池、色素增感太陽能電池等太陽能電池、電子部件等領(lǐng)域中利用。符號的說明1 基體2:透明導(dǎo)電膜
權(quán)利要求
1.一種透明導(dǎo)電膜，其特征在于包括含有氫和鈰的氧化銦，實質(zhì)上由多晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述透明導(dǎo)電膜的電阻率為 3. 4X IO"4 Ω · cm 以下。
2.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電膜，其特征在于所述鈰的含有量為1. OX 102°atoms/cm3以上1. 4X 1021atoms/cm3以下。
3.如權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電膜，其特征在于 上述氫的含有量是1021atOmS/Cm3數(shù)量級。
4.一種裝置，其特征在于使用了權(quán)利要求1 3中的任一項所述的透明導(dǎo)電膜。
5.一種太陽能電池，其特征在于使用了權(quán)利要求1 3中的任一項所述的透明導(dǎo)電膜。
全文摘要
本發(fā)明提供長波長一側(cè)的光吸收少、有良好的載流子遷移率、并且能夠進一步降低電阻的透明導(dǎo)電膜和具備了該透明導(dǎo)電膜的裝置，透明導(dǎo)電膜(2)包括含有氫和鈰的氧化銦，實際上由多晶結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電阻率是3.4×10-4Ω·cm。
文檔編號C23C14/08GK102498525SQ20108004135
公開日2012年6月13日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者藤嶋大介 申請人:三洋電機株式會社