JP2000150861A - 酸化物薄膜 - Google Patents
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- H10H20/81—Bodies
- H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 これまではきわめて困難であった、ワイドギ
ャップすなわち透明でｐ型の導電性を示す酸化物薄膜を
提供する。 【解決手段】 基板上に形成され、主成分として酸化銅
と酸化ストロンチウムとを含有し、バンドギャップ２eV
以上でｐ型導電性を示す酸化物薄膜とした。
ャップすなわち透明でｐ型の導電性を示す酸化物薄膜を
提供する。 【解決手段】 基板上に形成され、主成分として酸化銅
と酸化ストロンチウムとを含有し、バンドギャップ２eV
以上でｐ型導電性を示す酸化物薄膜とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイドギャップす
なわち透明でｐ型の導電性を示す酸化物薄膜に関する。
なわち透明でｐ型の導電性を示す酸化物薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＴＯなどの透明導電性酸化物は、約１
０-9 Scm-1 程度の絶縁体から約１０4Scm-1 程度の導電
性まで制御可能である。この特徴ある性質にもかかわら
ず、透明導電性酸化物の応用は、フラットパネルディス
プレーや太陽電池などの透明電極に応用されているにす
ぎない。半導体応用においては、ｐ−ｎ接合が重要な構
造である。しかしながら、従来の透明導電性酸化物は、
すべてｎ型であり、ｐ型の透明導電体酸化物が無いた
め、透明導電性酸化物のみで構成するｐ−ｎ接合を作り
出すことは、困難であった。ｐ型導電性薄膜の形成が可
能になると、従来のｎ型半導体と組み合わせたｐ−ｎ接
合により、紫外線発光ダイオード、透明トランジスタの
作製が可能となる。
０-9 Scm-1 程度の絶縁体から約１０4Scm-1 程度の導電
性まで制御可能である。この特徴ある性質にもかかわら
ず、透明導電性酸化物の応用は、フラットパネルディス
プレーや太陽電池などの透明電極に応用されているにす
ぎない。半導体応用においては、ｐ−ｎ接合が重要な構
造である。しかしながら、従来の透明導電性酸化物は、
すべてｎ型であり、ｐ型の透明導電体酸化物が無いた
め、透明導電性酸化物のみで構成するｐ−ｎ接合を作り
出すことは、困難であった。ｐ型導電性薄膜の形成が可
能になると、従来のｎ型半導体と組み合わせたｐ−ｎ接
合により、紫外線発光ダイオード、透明トランジスタの
作製が可能となる。
【０００３】このような、目的のため、本発明者である
川副らは、Nature 第389号 （1997） 941ページ、H．KA
WAZOE、M．YASUKAWA、H．HYODO、M．KURITA、H．YANAG
I、H．HOSONO ”P-type electricalconduction in tran
sparent thin films of CuAlO2 ”、にデラフオサイト
酸化物がワイドギャップｐ型導電性を示すことを報告し
ている。しかしながら、薄膜形成温度が７００℃と高
く、応用上さらに低温で得られる薄膜が望まれている。
川副らは、Nature 第389号 （1997） 941ページ、H．KA
WAZOE、M．YASUKAWA、H．HYODO、M．KURITA、H．YANAG
I、H．HOSONO ”P-type electricalconduction in tran
sparent thin films of CuAlO2 ”、にデラフオサイト
酸化物がワイドギャップｐ型導電性を示すことを報告し
ている。しかしながら、薄膜形成温度が７００℃と高
く、応用上さらに低温で得られる薄膜が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
まではきわめて困難であった、ワイドギャップすなわち
透明でｐ型の導電性を示す酸化物薄膜を提供することで
ある。
まではきわめて困難であった、ワイドギャップすなわち
透明でｐ型の導電性を示す酸化物薄膜を提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、下記（１）
〜（３）のいずれかの構成により達成される。 （１） 基板上に形成され、主成分として酸化銅と酸化
ストロンチウムとを含有し、バンドギャップ２eV以上で
ｐ型導電性を示す酸化物薄膜。 （２） 前記酸化物薄膜の主成分は、ＳｒＣｕ2Ｏ2 で
ある上記（１）の酸化物薄膜。 （３） カリウムがドーピングされている上記（１）ま
たは（２）の酸化物薄膜。
〜（３）のいずれかの構成により達成される。 （１） 基板上に形成され、主成分として酸化銅と酸化
ストロンチウムとを含有し、バンドギャップ２eV以上で
ｐ型導電性を示す酸化物薄膜。 （２） 前記酸化物薄膜の主成分は、ＳｒＣｕ2Ｏ2 で
ある上記（１）の酸化物薄膜。 （３） カリウムがドーピングされている上記（１）ま
たは（２）の酸化物薄膜。
【０００６】
【作用】本発明では、酸化物薄膜の組成として、酸化ス
トロンチウムと酸化銅とを含有し、基本組成がＳｒＣｕ
2Ｏ2 で表される酸化物を用いる。ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜を
形成すると、３００℃程度の薄膜形成温度で、ワイドギ
ャップでｐ型導電性の酸化物薄膜が得られることを発見
した。
トロンチウムと酸化銅とを含有し、基本組成がＳｒＣｕ
2Ｏ2 で表される酸化物を用いる。ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜を
形成すると、３００℃程度の薄膜形成温度で、ワイドギ
ャップでｐ型導電性の酸化物薄膜が得られることを発見
した。
【０００７】通常、酸化物の電子構造を調べてみると、
酸素イオンの２ｐ6 電子軌道の性質によって、価電子帯
上端にホールの強い局在化がみられる。このことは、ｐ
型透明導電性薄膜を得るために、何らかの方法によりホ
ールを作ることに成功したとしても、ホールは、酸素イ
オン上に局在化し、室温では、イオン化できない深い準
位になってしまい、ｐ型の導電性は得られないというこ
とになる。逆にいえば、ｐ型透明導電性薄膜を得るため
には、価電子帯上端のホールの強い局在化を和らげれば
よいことになる。
酸素イオンの２ｐ6 電子軌道の性質によって、価電子帯
上端にホールの強い局在化がみられる。このことは、ｐ
型透明導電性薄膜を得るために、何らかの方法によりホ
ールを作ることに成功したとしても、ホールは、酸素イ
オン上に局在化し、室温では、イオン化できない深い準
位になってしまい、ｐ型の導電性は得られないというこ
とになる。逆にいえば、ｐ型透明導電性薄膜を得るため
には、価電子帯上端のホールの強い局在化を和らげれば
よいことになる。
【０００８】そのためには、Ｃｕ+ 、Ａｇ+ 、Ａｕ+ な
どの陽イオンを酸化物中に導入する。これらの陽イオン
のｄ10 電子の準位は、酸素イオンの２ｐ6 電子の準位
に近接しているため、これらの準位が混成する。陽イオ
ンと酸素イオンにより混成された電子準位は、価電子帯
上端のホールの強い局在化を和らげる。このような効果
を示す複合酸化物を種々探索した結果、ＳｒＣｕ2Ｏ2
がその効果を顕著に表すことを発見した。
どの陽イオンを酸化物中に導入する。これらの陽イオン
のｄ10 電子の準位は、酸素イオンの２ｐ6 電子の準位
に近接しているため、これらの準位が混成する。陽イオ
ンと酸素イオンにより混成された電子準位は、価電子帯
上端のホールの強い局在化を和らげる。このような効果
を示す複合酸化物を種々探索した結果、ＳｒＣｕ2Ｏ2
がその効果を顕著に表すことを発見した。
【０００９】ＳｒＣｕ2Ｏ2 結晶構造を図１に示す。こ
の結晶には、Ｃｕ2ＯのＯ−Ｃｕ−Ｏのダンベル構造が
含まれている。Ｃｕ2Ｏはバンドギャップ２．１eVのｐ
型導電体として知られている。ＳｒＣｕ2Ｏ2 結晶中の
ダンベル構造のＣｕと酸素の結合長は、１８４pmでＣｕ
2ＯのＣｕと酸素の結合長に近似している。従って、ｐ
型の導電性を得やすい構造になっている。
の結晶には、Ｃｕ2ＯのＯ−Ｃｕ−Ｏのダンベル構造が
含まれている。Ｃｕ2Ｏはバンドギャップ２．１eVのｐ
型導電体として知られている。ＳｒＣｕ2Ｏ2 結晶中の
ダンベル構造のＣｕと酸素の結合長は、１８４pmでＣｕ
2ＯのＣｕと酸素の結合長に近似している。従って、ｐ
型の導電性を得やすい構造になっている。
【００１０】さらに、ダンベル単位構造は、ジグザグに
結びつき、［１００］方向と［０１０］方向に１次元の
チェーンを形成している。［１００］方向と［０１０］
方向のチェーンは、９６．２５°の角度をなしている。
ダンベルチェーンの1次元的構造内でのＣｕ+ とその隣
接Ｃｕ+ の電子的相互作用は、３次元的構造であるＣｕ
2Ｏのそれに較べ小さい。すなわち、Ｃｕ2Ｏに較べ、Ｏ
−Ｃｕ−Ｏダンベルの１次元的構造では、バンドギャッ
プが広くなる。したがって、ＳｒＣｕ2Ｏ2のバンドギャ
ップは、Ｃｕ2Ｏの２．１eVより大きくなり、３．２eV
程度に広がる。
結びつき、［１００］方向と［０１０］方向に１次元の
チェーンを形成している。［１００］方向と［０１０］
方向のチェーンは、９６．２５°の角度をなしている。
ダンベルチェーンの1次元的構造内でのＣｕ+ とその隣
接Ｃｕ+ の電子的相互作用は、３次元的構造であるＣｕ
2Ｏのそれに較べ小さい。すなわち、Ｃｕ2Ｏに較べ、Ｏ
−Ｃｕ−Ｏダンベルの１次元的構造では、バンドギャッ
プが広くなる。したがって、ＳｒＣｕ2Ｏ2のバンドギャ
ップは、Ｃｕ2Ｏの２．１eVより大きくなり、３．２eV
程度に広がる。
【００１１】一方、ＳｒＣｕ2Ｏ2 において、ホールの
生成は、Ｃｕ2Ｏでの場合と同様に、結晶中でイオン化
したＣｕ空孔、または、過剰の酸素により生成される。
また、Ｓｒイオンは、６個の酸素イオンが配位し、多少
変形した酸素８面体を単位格子としている。したがって
ＳｒをＫで置換することによりさらに多量のホールの導
入が可能である。
生成は、Ｃｕ2Ｏでの場合と同様に、結晶中でイオン化
したＣｕ空孔、または、過剰の酸素により生成される。
また、Ｓｒイオンは、６個の酸素イオンが配位し、多少
変形した酸素８面体を単位格子としている。したがって
ＳｒをＫで置換することによりさらに多量のホールの導
入が可能である。
【００１２】以上のように、酸化物薄膜の組成として、
ＳｒＣｕ2Ｏ2 を用い薄膜形成すると、ワイドギャップ
でｐ型導電性の酸化物薄膜が得られることを突き止め
た。
ＳｒＣｕ2Ｏ2 を用い薄膜形成すると、ワイドギャップ
でｐ型導電性の酸化物薄膜が得られることを突き止め
た。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の酸化物薄膜は、基板と、
この基板上に形成された酸化ストロンチウムと酸化銅と
を含有する酸化物薄膜とを少なくとも有する。また、ｐ
型導電性を上げるために、Ｓｒ／Ｃｕの比をずらすか、
または、Ｋをドーピングすることが好ましい。
この基板上に形成された酸化ストロンチウムと酸化銅と
を含有する酸化物薄膜とを少なくとも有する。また、ｐ
型導電性を上げるために、Ｓｒ／Ｃｕの比をずらすか、
または、Ｋをドーピングすることが好ましい。
【００１４】本発明の酸化ストロンチウムと酸化銅とを
含有する酸化物薄膜酸化物薄膜の組成は、ＳｒＣｕ2Ｏ2
組成およびこの組成にＫを添加したものである。
含有する酸化物薄膜酸化物薄膜の組成は、ＳｒＣｕ2Ｏ2
組成およびこの組成にＫを添加したものである。
【００１５】ＳｒＣｕ2Ｏ2 は、一般にＳｒ：Ｃｕ：Ｏ
＝１：２：２であるが、酸化物薄膜中の元素の比率は、 Ｓｒ／Ｃｕ＝０．８〜１．３、 Ｏ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）＝０．５５〜０．７５ であり、好ましくは Ｓｒ／Ｃｕ＝０．９〜１．２、 Ｏ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）＝０．６５〜０．７０ であることが好ましい。Ｓｒ／Ｃｕが大きすぎると結晶
性が悪くなり、Ｓｒ／Ｃｕが小さすぎるとｐ型導電性を
得ることが困難になるばかりかＯ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）の制
御が不可能になってしまう。また、Ｏ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）
を上記範囲とすることにより、良好なｐ型導電性が得ら
れる。Ｏ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）が小さすぎると、結晶性の改
善効果が望めなくなると同時にｐ型導電性も失われてし
まう。一方、Ｏ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）が大きすぎると、やは
り同様に結晶性の悪化と同時にｐ型導電性も失われてし
まう。Ｋ元素の添加効果、すなわち、ｐ型導電性の向上
のためには、Ｋ／Ｓｒ＝０．０５以下、Ｓｒ：Ｋ＝０．
９７：０．０３程度、が好ましい。Ｋ／Ｓｒ＝０．０５
以上では、ドーピングの効果は薄く、結晶性が悪くな
る。上記範囲とすることは、酸化物薄膜の形成条件を制
御することによって容易に実現できる。
＝１：２：２であるが、酸化物薄膜中の元素の比率は、 Ｓｒ／Ｃｕ＝０．８〜１．３、 Ｏ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）＝０．５５〜０．７５ であり、好ましくは Ｓｒ／Ｃｕ＝０．９〜１．２、 Ｏ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）＝０．６５〜０．７０ であることが好ましい。Ｓｒ／Ｃｕが大きすぎると結晶
性が悪くなり、Ｓｒ／Ｃｕが小さすぎるとｐ型導電性を
得ることが困難になるばかりかＯ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）の制
御が不可能になってしまう。また、Ｏ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）
を上記範囲とすることにより、良好なｐ型導電性が得ら
れる。Ｏ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）が小さすぎると、結晶性の改
善効果が望めなくなると同時にｐ型導電性も失われてし
まう。一方、Ｏ／（Ｓｒ＋Ｃｕ）が大きすぎると、やは
り同様に結晶性の悪化と同時にｐ型導電性も失われてし
まう。Ｋ元素の添加効果、すなわち、ｐ型導電性の向上
のためには、Ｋ／Ｓｒ＝０．０５以下、Ｓｒ：Ｋ＝０．
９７：０．０３程度、が好ましい。Ｋ／Ｓｒ＝０．０５
以上では、ドーピングの効果は薄く、結晶性が悪くな
る。上記範囲とすることは、酸化物薄膜の形成条件を制
御することによって容易に実現できる。
【００１６】Ｓｒ，Ｃｕ，ＫおよびＯの含有率は、蛍光
Ｘ線分析法により求めることができる。
Ｘ線分析法により求めることができる。
【００１７】酸化物薄膜の形態としては、非晶質薄膜、
微結晶薄膜、多結晶薄膜、エピタキシャル薄膜、単結晶
薄膜、または、これらの入り交じった薄膜、またこれら
の積層薄膜や人工格子薄膜が用いられる。特に、ガラス
基板上で透明電極やトランジスタ、太陽電池、有機ＥＬ
用の機能膜などのディスプレー用に用いる場合には、多
結晶薄膜が好ましい。多結晶薄膜は大面積に形成可能で
かつ結晶性であるため、酸化物薄膜の半導体的特性を効
果的に利用することが可能である。
微結晶薄膜、多結晶薄膜、エピタキシャル薄膜、単結晶
薄膜、または、これらの入り交じった薄膜、またこれら
の積層薄膜や人工格子薄膜が用いられる。特に、ガラス
基板上で透明電極やトランジスタ、太陽電池、有機ＥＬ
用の機能膜などのディスプレー用に用いる場合には、多
結晶薄膜が好ましい。多結晶薄膜は大面積に形成可能で
かつ結晶性であるため、酸化物薄膜の半導体的特性を効
果的に利用することが可能である。
【００１８】本発明で用いる基板の材料は特に限定され
ないが、非晶質基板たとえばガラス、石英、有機物シー
トなど、結晶基板たとえば、マグネシア、チタン酸スト
ロンチウム、サファイア、ジルコニア、安定化ジルコニ
ア、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の絶縁体
や、ガリウム砒素、シリコン、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｇａ
Ｐ、ＩｎＰ等の半導体などのいずれを用いてもよい。ま
たこれらの非晶質または結晶基板に結晶質、非晶質ある
いは金属のバッファ層や機能膜を形成した基板も用いる
ことができる。例えば、機能膜としては、ＩＴＯ、Ｚｎ
Ｏなどのｎ型の酸化物機能膜などが挙げられる。また金
属基板としては、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｄ
等を用いることができる。好ましくはガラス基板等、透
明な基板が用いられる。透明基板では、ワイドギャップ
でｐ型導電性の本発明の酸化物薄膜の「透明」である特
徴を生かした応用に最適である。
ないが、非晶質基板たとえばガラス、石英、有機物シー
トなど、結晶基板たとえば、マグネシア、チタン酸スト
ロンチウム、サファイア、ジルコニア、安定化ジルコニ
ア、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の絶縁体
や、ガリウム砒素、シリコン、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｇａ
Ｐ、ＩｎＰ等の半導体などのいずれを用いてもよい。ま
たこれらの非晶質または結晶基板に結晶質、非晶質ある
いは金属のバッファ層や機能膜を形成した基板も用いる
ことができる。例えば、機能膜としては、ＩＴＯ、Ｚｎ
Ｏなどのｎ型の酸化物機能膜などが挙げられる。また金
属基板としては、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｄ
等を用いることができる。好ましくはガラス基板等、透
明な基板が用いられる。透明基板では、ワイドギャップ
でｐ型導電性の本発明の酸化物薄膜の「透明」である特
徴を生かした応用に最適である。
【００１９】酸化物薄膜は、その上に形成される薄膜の
性能を向上させるために、結晶性が良好でかつ表面が平
坦であることが好ましい。
性能を向上させるために、結晶性が良好でかつ表面が平
坦であることが好ましい。
【００２０】薄膜の結晶性は、ＸＲＤ（Ｘ線回折）にお
ける反射ピークのロッキングカーブの半値幅や、RHEED
による像のパターンで調べることができる。表面の平坦
性はＡＦMで測定した表面粗さ（十点平均粗さ）で調べ
ることができる。
ける反射ピークのロッキングカーブの半値幅や、RHEED
による像のパターンで調べることができる。表面の平坦
性はＡＦMで測定した表面粗さ（十点平均粗さ）で調べ
ることができる。
【００２１】ＡＦＭにより表面粗さRz（十点平均粗さ、
基準長さ５００nm）を測定したとき、１０nm以下である
ことが好ましく、２nm以下であることがより好ましい。
なお、このような表面粗さは、各薄膜の表面の好ましく
は８０％以上、より好ましくは９０％以上、さらに好ま
しくは９５％以上の領域で実現していることが望まし
い。上記表面粗さは、面積１０cm2 の基板全面にわたっ
て各薄膜を形成したときに、平均に分布した任意の１０
ヶ所以上を測定しての値である。現在のところ上記Rzの
下限値は、１nm程度である。
基準長さ５００nm）を測定したとき、１０nm以下である
ことが好ましく、２nm以下であることがより好ましい。
なお、このような表面粗さは、各薄膜の表面の好ましく
は８０％以上、より好ましくは９０％以上、さらに好ま
しくは９５％以上の領域で実現していることが望まし
い。上記表面粗さは、面積１０cm2 の基板全面にわたっ
て各薄膜を形成したときに、平均に分布した任意の１０
ヶ所以上を測定しての値である。現在のところ上記Rzの
下限値は、１nm程度である。
【００２２】酸化物薄膜の厚さは用途により異なり、一
般に好ましくは５nm〜３μm 、より好ましくは１００nm
〜１．５μm であるが、結晶性および表面性が損なわれ
ない程度の範囲が好ましい。酸化物薄膜を電極層として
機能させる場合には、厚さを５０〜５００nm程度とする
ことが好ましい。
般に好ましくは５nm〜３μm 、より好ましくは１００nm
〜１．５μm であるが、結晶性および表面性が損なわれ
ない程度の範囲が好ましい。酸化物薄膜を電極層として
機能させる場合には、厚さを５０〜５００nm程度とする
ことが好ましい。
【００２３】酸化物薄膜の形成は、従来の真空蒸着法、
スパッタリング法、レーザーアプレーション法、多元反
応性蒸着法、MBE装置を用いて、薄膜を得ることができ
る。特に、基板温度５０〜３００℃程度で多結晶薄膜を
得ることができる。また、基板温度６００℃以上では、
エピタキシャル薄膜形成も可能である。
スパッタリング法、レーザーアプレーション法、多元反
応性蒸着法、MBE装置を用いて、薄膜を得ることができ
る。特に、基板温度５０〜３００℃程度で多結晶薄膜を
得ることができる。また、基板温度６００℃以上では、
エピタキシャル薄膜形成も可能である。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。 ＜実施例１＞レーザーアプレーション法を用いて、鏡面
研磨したガラス基板上に以下の手順でＳｒＣｕ2Ｏ2 薄
膜を形成した。
をさらに詳細に説明する。 ＜実施例１＞レーザーアプレーション法を用いて、鏡面
研磨したガラス基板上に以下の手順でＳｒＣｕ2Ｏ2 薄
膜を形成した。
【００２５】まず、レーザーアプレーションで用いるタ
ーゲットを作製した。原料として、Ｃｕ2Ｏ（９９．５
％）とＳｒＣＯ3 （９９．９％）を１：１で混合し、Ｎ
2 ガスを流しながら９５０℃で４０時間反応させた。で
きあがった焼結体を粉砕し、８００kgcmー2 の圧力でラ
バープレスを行いペレット状に成形した。さらにこのペ
レットをＮ2 ガスを流しながら８５０℃で１０時間焼結
させ、ターゲットとした。図２（ｃ）に示すＸＲＤによ
りＳｒＣｕ2Ｏ2 単一相であることを確認した。
ーゲットを作製した。原料として、Ｃｕ2Ｏ（９９．５
％）とＳｒＣＯ3 （９９．９％）を１：１で混合し、Ｎ
2 ガスを流しながら９５０℃で４０時間反応させた。で
きあがった焼結体を粉砕し、８００kgcmー2 の圧力でラ
バープレスを行いペレット状に成形した。さらにこのペ
レットをＮ2 ガスを流しながら８５０℃で１０時間焼結
させ、ターゲットとした。図２（ｃ）に示すＸＲＤによ
りＳｒＣｕ2Ｏ2 単一相であることを確認した。
【００２６】基板とターゲットを真空槽内に設置し１０
-6 Paに排気した。レーザーは、ＫｒＦエキシマレーザ
ー（波長２４８nm、Lamba Physik ComPex１０２）を用
い、ターゲットを回転させ、３０°の角度でレーザー照
射した。レーザーは１〜２Hzでパルス動作させ、パルス
当たりのエネルギーは、２．５Jcm-2 とした。
-6 Paに排気した。レーザーは、ＫｒＦエキシマレーザ
ー（波長２４８nm、Lamba Physik ComPex１０２）を用
い、ターゲットを回転させ、３０°の角度でレーザー照
射した。レーザーは１〜２Hzでパルス動作させ、パルス
当たりのエネルギーは、２．５Jcm-2 とした。
【００２７】酸素を真空槽圧力７．０×１０-4 Pa導入
し、基板温度３００℃で薄膜を１５０nm形成した。
し、基板温度３００℃で薄膜を１５０nm形成した。
【００２８】得られたＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜について、Ｘ
ＲＤによる評価を行った。図２（ａ）に、この薄膜のＸ
ＲＤパターンを示す。このパターンから、形成されたＳ
ｒＣｕ2Ｏ2 薄膜は多結晶薄膜であることが確認でき
た。また、この膜について、表面のほぼ全域にわたって
１０ヶ所、JIS B0610による十点平均粗さRz（基準長さ
Ｌ：５００nm）を測定したところ、平均で３．３nm、最
大で５．０nm、最小で１．３nmと平坦であった。
ＲＤによる評価を行った。図２（ａ）に、この薄膜のＸ
ＲＤパターンを示す。このパターンから、形成されたＳ
ｒＣｕ2Ｏ2 薄膜は多結晶薄膜であることが確認でき
た。また、この膜について、表面のほぼ全域にわたって
１０ヶ所、JIS B0610による十点平均粗さRz（基準長さ
Ｌ：５００nm）を測定したところ、平均で３．３nm、最
大で５．０nm、最小で１．３nmと平坦であった。
【００２９】得られたＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜について光透
過特性を測定した。図３（ａ）にスペクトルを示す。こ
のスペクトルから、ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜は可視領域、赤
外領域で透明であることが確認された。またこのスペク
トルから、ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜のバンドギャップを計算
したところ約３．３eVであった。
過特性を測定した。図３（ａ）にスペクトルを示す。こ
のスペクトルから、ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜は可視領域、赤
外領域で透明であることが確認された。またこのスペク
トルから、ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜のバンドギャップを計算
したところ約３．３eVであった。
【００３０】ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜の電気伝導度を２端子
法により１５０Kから３００Kまで測定した。結果を図４
（ａ）に示す。３００Kで３．９×１０-3scm-1であっ
た。また、ゼーベック定数、ホール定数の測定からｐ型
の導電性を確認した。
法により１５０Kから３００Kまで測定した。結果を図４
（ａ）に示す。３００Kで３．９×１０-3scm-1であっ
た。また、ゼーベック定数、ホール定数の測定からｐ型
の導電性を確認した。
【００３１】＜実施例２＞実施例１と同様な方法でＫを
ドープしたＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜を作製した。
ドープしたＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜を作製した。
【００３２】ターゲットには、原料のＳｒＣＯ3 の３at
％をＫ2ＣＯ。に置換して、Ｃｕ2Ｓｒ0.97Ｋ0.03Ｏ2 ペ
レットを用いた。作製条件は実施例１と同様である。
％をＫ2ＣＯ。に置換して、Ｃｕ2Ｓｒ0.97Ｋ0.03Ｏ2 ペ
レットを用いた。作製条件は実施例１と同様である。
【００３３】成膜条件も実施例1と同様にして、Ｋドー
プＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜を１２０nm形成した。
プＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜を１２０nm形成した。
【００３４】得られたＫドープＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜につ
いて、ＸＲＤによる評価を行った。図２（ｂ）に、この
薄膜のＸＲＤパターンを示す。このパターンから、形成
されたＫドープＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜は多結晶薄膜である
ことが確認できた。また、この膜について、表面のほぼ
全域にわたって１０ヶ所、JIS B0610による十点平均粗
さRz（基準長さＬ：５００nm）を測定したところ、平均
で４．３nm、最大で５．０nm、最小で１．３nmと平坦で
あった。
いて、ＸＲＤによる評価を行った。図２（ｂ）に、この
薄膜のＸＲＤパターンを示す。このパターンから、形成
されたＫドープＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜は多結晶薄膜である
ことが確認できた。また、この膜について、表面のほぼ
全域にわたって１０ヶ所、JIS B0610による十点平均粗
さRz（基準長さＬ：５００nm）を測定したところ、平均
で４．３nm、最大で５．０nm、最小で１．３nmと平坦で
あった。
【００３５】得られたＫドープＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜につ
いて光透過特性を測定した。図３（ｂ）にスペクトルを
示す。このスペクトルから、ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜は可視
領域、赤外領域で透明であることが確認された。またこ
のスペクトルから、ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜のバンドギャッ
プを計算したところ約３．３eVであった。
いて光透過特性を測定した。図３（ｂ）にスペクトルを
示す。このスペクトルから、ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜は可視
領域、赤外領域で透明であることが確認された。またこ
のスペクトルから、ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜のバンドギャッ
プを計算したところ約３．３eVであった。
【００３６】ＫドープＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜の電気伝導度
を２端子法により１５０Kから３００Kまで測定した。結
果を図４（ｂ）に示す。３００Kで４．８×１０-2scm-1
であった。また、ゼーベック定数、ホール定数の測定
からｐ型の導電性を確認した。キャリア濃度は約６．１
×１０17cm-3 、移動度は、約０．４６cm2V-1s-1 であ
った。
を２端子法により１５０Kから３００Kまで測定した。結
果を図４（ｂ）に示す。３００Kで４．８×１０-2scm-1
であった。また、ゼーベック定数、ホール定数の測定
からｐ型の導電性を確認した。キャリア濃度は約６．１
×１０17cm-3 、移動度は、約０．４６cm2V-1s-1 であ
った。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、これま
ではきわめて困難であった、ワイドギャップすなわち透
明でｐ型の導電性を示す酸化物薄膜を提供することがで
きる。
ではきわめて困難であった、ワイドギャップすなわち透
明でｐ型の導電性を示す酸化物薄膜を提供することがで
きる。
【図１】ＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜の結晶樺造を表す模式図で
ある。
ある。
【図２】本発明の酸化物薄膜薄膜のＸＲＤチャートであ
って、（ａ）はＳｒＣｕ2Ｏ2薄膜、（ｂ）はＫドープＳ
ｒＣｕ2Ｏ2 薄膜、（ｃ）はノンドープＳｒＣｕ2Ｏ2タ
ーゲットを用いて成膜したものである。
って、（ａ）はＳｒＣｕ2Ｏ2薄膜、（ｂ）はＫドープＳ
ｒＣｕ2Ｏ2 薄膜、（ｃ）はノンドープＳｒＣｕ2Ｏ2タ
ーゲットを用いて成膜したものである。
【図３】光透過特性のスペクトルであって、（ａ）はガ
ラス基板上に形成したノンドープＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜で
あり、（ｂ）はＫドープＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜である。
ラス基板上に形成したノンドープＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜で
あり、（ｂ）はＫドープＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜である。
【図４】ノンドープＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜（ａ）とＫドー
プＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜（ｂ）の電気伝導度の温度依存性
を示したグラフである。
プＳｒＣｕ2Ｏ2 薄膜（ｂ）の電気伝導度の温度依存性
を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 篤史 神奈川県大和市林間１−15−２ 南林間ル ネッサンス201 (72)発明者 柳 博 神奈川県相模原市上鶴間７丁目17−28 ア ルヌ東林間105
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に形成され、主成分として酸化銅
と酸化ストロンチウムとを含有し、バンドギャップ２eV
以上でｐ型導電性を示す酸化物薄膜。 - 【請求項２】 前記酸化物薄膜の主成分は、ＳｒＣｕ2
Ｏ2 である請求項１の酸化物薄膜。 - 【請求項３】 カリウムがドーピングされている請求項
１または２の酸化物薄膜。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10342364A JP2000150861A (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 酸化物薄膜 |
| US09/350,914 US6294274B1 (en) | 1998-11-16 | 1999-07-12 | Oxide thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10342364A JP2000150861A (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 酸化物薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000150861A true JP2000150861A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=18353162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10342364A Pending JP2000150861A (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 酸化物薄膜 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6294274B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000150861A (ja) |
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