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Dokumentenidentifikation DE69303126T2 28.11.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0584672
Titel Verfahren zur Herstellung eines Indiumoxidpulvers verwendbar für einen ITO-Sinterkörper mit hoher Dichte
Anmelder Tosoh Corp., Shinnanyo, Yamaguchi, JP
Erfinder Mouri, Takashi, Hikari-shi, Yamaguchi-ken, JP;
Ogawa, Nobuhiro, Tokuyama-shi, Yamaguchi-ken, JP;
Kuma, Kimitaka, Shinnanyo-shi, Yamaguchi-ken, JP;
Uema, Chikara, Shinnanyo-shi, Yamaguchi-ken, JP;
Yamamoto, Kazuaki, Tokuyama-shi, Yamaguchi-ken, JP;
Yoshimura, Ryoji, Yamagata-shi, Yamagata-ken, JP
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 69303126
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 13.08.1993
EP-Aktenzeichen 931129910
EP-Offenlegungsdatum 02.03.1994
EP date of grant 12.06.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.11.1996
IPC-Hauptklasse C23C 14/00
IPC-Nebenklasse C23C 14/34   C01G 15/00   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG: Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Indiumoxydpulvers und eines Zinnoxydpulvers, welches als Material für einen ITO-Sinterkörper mit hoher Dichte verwendet wird.

Die Entwicklung von Anzeigeeinrichtungen, wie Anzeigeeinrichtungen mit Flüssigkristallen, hat die Nachfrage für transparente, leitende Schichten erhöht. Unter den verschiedenen Arten wird wegen ihres geringen Widerstandes und der hohen Transparenz in ausgedehntem Maße eine ITO- (Indiumoxyd, Zinnoxyd) Schicht als transparente, leitende Schicht für eine Flüssigkristalleinrichtung benutzt. Die transparente, leitende ITO-Schicht wird wegen der Einfachheit des Betriebes im allgemeinen durch Zerstäuben gebildet, insbesondere durch Zerstäuben, bei dem ein Target mit einem Sinterkörper aus ITO angewandt wird. Die Entwicklung von Farbanzeigeeinrichtungen mit Flüssigkristallen, die Einführung eines aktiven Matrixtreibers und der Fortschritt bei der Miniaturisierung der Einrichtungen sind neuerdings Trends auf diesem Gebiete. Diese haben die Nachfrage nach der Bildung von transparenten, leitenden ITO-Schichten hoher Leistung bei niedriger Temperatur noch erhöht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Indiumoxydpulvers, welches das Material für ein Target aus einem ITO-Sinterkörper ist, welches benutzt wird, wenn eine transparente, leitende Schicht durch Zerstäuben gebildet wird.

Beschreibung der verwandten Technik:

Ein ITO-Sinterkörper wird im allgemeinen zunächst durch Formen einer Mischung eines Indiumoxydpulvers und eines Zinnoxydpulvers unter Druck und sodann durch Sintern dieser Mischung hergestellt.

Das Indiumoxydpulver und das Zinnoxydpulver bzw. das ITO-Pulver, welche als Materialien für einen solchen ITO- Sinterkörper benutzt werden, werden durch thermische Zersetzung von Metallhydroxyden, organischen Metallsalzen, anorganischen Metallsalzen, Sol- oder Gelarten solcher Metalle oder durch Erhitzen und Zersetzen entweder eines Produktes hergestellt, das durch gemeinsame Ausfällung einer gleichmäßig gemischten Lösung von Indium und Zinn durch Zugabe eines Fällungsmittels dazu erhalten wird, oder eines Produktes, das durch Hydrolyse der gleichmäßig gemischten Lösung erhalten wurde.

Es ist jedoch schwierig, einen Sinterkörper hoher Dichte aus den Materialpulvern zu erhalten, die durch die oben beschriebenen Verfahren gewonnen wurden, und die Dichte des erhaltenen ITO-Sinterkörpers liegt im allgemeinen bei etwa 65% seiner theoretischen Dichte (7,15 g/cm³), was nicht mehr als 4,65 g/cm³ ist. Der ITO-Sinterkörper mit einer solch geringen Dichte besitzt keine ausreichende elektrische Leitfähigkeit und hat eine geringe thermische Leitfähigkeit und Querbruchfestigkeit. Daher macht es die Verwendung eines solchen ITO-Sinterkörpers als Zerstäubungstarget sehr schwer, eine ITO-Schicht hoher Leistung zu bilden, die eine ausgezeichnete Leitfähigkeit und Lichtdurchlässigkeit aufweist. Sie verschlechtert auch den Zerstäubungsbetrieb, indem sie beispielsweise Knoten durch Verringerung der Targetfläche erzeugt bzw. verringert sie die Geschwindigkeit der Schichtbildung.

Um derartige Probleme zu lösen, sind schon verschiedene Vorschläge hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung eines ITO-Sinterkörpers mit hoher Dichte gemacht worden.

Bei einem Verfahren wird ein Indiumoxydpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 3 bis 6 µm verwendet, das durch zeitweiliges Sintern des Indiumoxydpulvers erhalten wurde (beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. SHO 62-21751 vorgeschlagen). Es ist jedoch schwierig, einen Sinterkörper hoher Dichte mit einer 70% (5 g/cm³) übersteigende Dichte aus einem Materialpulver zu erhalten, das eine relativ so hohe Partikelgröße besitzt.

Bei einem anderen Verfahren (das beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. SHO 59-136480 vorgeschlagen wird) wird ein Sinterkörper mit hoher Dichte durch ein Heißpreßverfahren erhalten. Die Heißpreßsinterung erfordert jedoch teure Vorrichtungen für die Herstellung, und es ist wegen der Reduktion des erhaltenen Sinterkörpers schwierig, eine transparente, leitende Schicht mit ausgezeichneter Leistung durch Heißpreßsintern herzustellen. Wenn der heißgepreßte Sinterkörper auch eine feine Struktur aufweist, besitzt er überdies eine geringere Partikelgröße als 1 µm. Daher hat der heißgepreßte Sinterkörper eine ungenügende mechanische Festigkeit und bricht leicht. Die Verwendung eines solchen Sinterkörpers als Zerstäubungstarget wird also Probleme verursachen.

Bei einem weiteren Verfahren (das beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. HEI 3-207858 vorgeschlagen wird) wird das Sintern in einer Sauerstoffatmosphäre bei hoher Temperatur unter Druck ausgeführt. Das Sintern unter Druck erfordert jedoch, ähnlich dem Heißpreßsintern, teure Herstellgegebenheiten. Da überdies das Sintern bei einer hohen Temperatur von 1600ºC oder darüber durchgeführt wird, erfolgt leicht ein Wachstum von abnormalen Partikeln. Auch übersteigt die Partikelgröße des Sinterkörpers 30 µm. Daher ist der Wärmeschockwiderstand des Targets ungenügend, und Brüche können leicht erfolgen. Die Verwendung eines solchen Sinterkörpers wird Probleme verursachen, wie es auch der Fall beim Heißpreßsintern ist.

Bei einem anderen Verfahren (das beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. SHO 61-136954 vorgeschlagen wird) wird ein Sinterhilfsmittel, wie Si oder Ge, hinzugefügt. Bei diesem Verfahren wird jedoch das Si bzw. das Ge in die transparente, leitende Schicht eingeführt, was die Bildung einer Schicht mit geringem Widerstand erschwert.

Die vorliegenden Erfinder haben auch schon ein Verfahren zur Herstellung eines ITO-Sinterkörpers mit hoher Dichte vorgeschlagen, bei dem ein Pulver benützt wird, dessen Größe der Primärpartikel bei 1 µm oder darunter und die spezifische BET-Oberfläche 15 m²/g oder darüber liegt (beispielsweise in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. HEI 2-297813 und 3- 218924). Es besteht jedoch ein Bedarf an einem ITO-Sinterkörper mit einer höheren Dichte.

Im Hinblick auf die oben beschriebene Situation unternahmen die vorliegenden Erfinder intensive Studien hinsichtlich der Sinterdichte und der Sinterpartikelgröße eines ITO- Target, sowie der Zerstäubungseigenschaften desselben, die erforderlich sind, wenn das ITO-Target dazu benutzt wird, eine transparente, leitende Schicht zu bilden, und sie kamen zum Schlusse, daß eine hochtransparente, leitende Schicht mit sehr geringem Widerstand auf einem Substrat bei hoher Schichtbildungsgeschwindigkeit gebildet werden kann, und zwar gleichgültig, ob nun das Substrat auf eine hohe Temperatur erhitzt wurde, oder ob es sich unerhitzt auf niedriger Temperatur befand, wenn die Zerstäubung unter Verwendung eines ITO-Sinterkörpers mit hoher Dichte als Target vorgenommen wird, dessen Sinterdichte 90 bis 100% betrug, wobei die Sinterpartikelgröße 1 µm bis 20 µm ausmachte. Auch kann eine hohe Produktivität erhalten werden, weil sich an der Targetoberfläche keinerlei granulares Produkt befand, und weil weder eine Bruchbildung am Target noch ein Zerstreuen zerbrochener Partikel von dem Target auftrat.

Ferner entdeckten die vorliegenden Erfinder, daß ein ITO-Sinterkörper, der 10% oder weniger an Feststofflösung von Indium und Zinn enthielt, einem im ITO-Sinterkörper erzeugten Nebenprodukt, ein ausgezeichnetes Zerstäubungstarget mit hoher Leistung sein kann, welches die Bildung einer Schicht mit geringem Widerstande sichert.

Die vorliegenden Erfinder fanden auch, daß ein solcher ITO-Sinterkörper dadurch hergestellt werden kann, indem als Materialien sowohl ein Indiumoxydpulver benutzt wird, dessen spezifische BET-Oberfläche 15 bis 30 m²/g und die durchschnittliche Primärpartikelgröße 0,03 bis 0,1 µm beträgt, als auch ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 3 m²/g oder weniger ausmacht.

Die vorliegende Erfindung wird nun im einzelnen beschrieben.

Die Sinterdichte des erhaltenen ITO-Sinterkörpers beträgt 90 bis 100 %. Die wahre Dichte von ITO, welches 10% Zinnoxyd enthält, beträgt 7,15 g/cm³. Daher liegt die Dichte des Sinterkörpers zwischen 6,43 g/cm³ und 7,15 g/cm³.

Ein bevorzugter Anteil an Zinn im ITO-Sinterkörper betragt in Gewichtsprozenten als Zinnoxyd 1 bis 20, bei einem bevorzugteren Anteil, der von 2 bis 15 reicht.

Die Größe der Sinterpartikel des ITO-Sinterkörpers beträgt 1 bis 20 µm, insbesondere 2 bis 20 µm. Die Größe der Sinterpartikel der herkömmlichen Sinterkörper hoher Dichte, die durch Heißpressen erhalten werden, liegt unter 1 µm, und diejenige der herkömmlichen Sinterkörper hoher Dichte, die durch Sintern unter Druck und hoher Temperatur in Sauerstoffatmosphäre erhalten werden, beträgt 30 µm und darüber. Der Einsatz eines Sinterkörpers, dessen Sinterpartikelgröße geringer als 1µm ist, verlangsamt die Geschwindigkeit der Schichtbildung. Da ferner ein solcher Sinterkörper eine geringe Festigkeit besitzt, kann er Risse bilden oder kann so brechen, daß die gebrochenen Partikel während des Aufstäubens der Schicht verteilt werden. Ein Sinterkörper, dessen Sinterpartikelgröße 20 µm übersteigt, besitzt eine geringe Schockbeständigkeit und bricht daher leicht. Da ferner ein solcher Sinterkörper einen hohen Wärmedehnungskoëffizienten aufweist, kann er sich von der Bindefläche abschälen oder kann leicht während des Zerstäubens brechen. Die Querbruchfestigkeit (die mechanische Festigkeit) des ITO-Sinterkörpers mit einer Größe der Sinterpartikel, wie sie durch die vorliegende Erfindung definiert wird, beträgt 5 bis 50 kg/mm².

Der spezifische Widerstand des erhaltenen ITO-Sinterkörpers beträgt 1 x 10&supmin;³ Ohmcm oder weniger, insbesondere von 7 x 10&supmin;&sup4; bis 5 x 10&supmin;&sup5; Ohmcm. Da der Sinterkörper mit einem solch geringen Widerstand weniger elektrische Energie verbraucht und eine Entladung bei geringer Spannung zuläßt, kann eine Schädigung der Schicht auf Grund der in einem Plasma erzeugten negativen Ionen verringert werden. Damit kann eine Schicht mit niedrigem Widerstande erhalten werden.

Der Wärmeleitkoëffizient des ITO-Sinterkörpers beträgt 15 x 10&supmin;³ bis 40 x 10&supmin;³ cal/cm sec. Der Wärmedehnungskoëffizient des ITO-Sinterkörpers beträgt 7 X 10&supmin;&sup6; bis 1 x 10&supmin;&sup5; /ºC.

Wenn ferner der Anteil einer Feststofflösung [(In0,6 Sn0.4)&sub2; O&sub3;] von Indiumoxyd und Zinnoxyd im ITO-Sinterkörper zwischen 0 % und 10 % liegt, weist der ITO-Sinterkörper ausgezeichnete Eigenschaften auf. Der bevorzugte Anteil der Feststofflösung beträgt zwischen 0 % und 7 %, wobei ein bevorzugterer Anteil im Bereiche zwischen 1 % und 5 % liegt. Der erhaltene Anteil ist eine durch Röntgenstrahlendiffraktion relative Rate zur Summe der integrierten Intensität von Indiumoxyd (2θ = 30,5 Grad), der integrierten Intensität von Zinnoxyd (2θ = 26,6 Grad) und der integrierten Intensität der Feststofflösung [(In0,6 Sn0.4)&sub2; O&sub3;] (2θ = 30,2 Grad), was 100 ausmacht. Um die integrierte Intensität von Indiumoxyd und der der Feststofflösung zu berechnen, welche enge Diffraktionswinkel besitzen, werden die Diffraktionsmuster voneinander getrennt. Diese Berechnungen entsprechen dem Journal of Applied Crystallography, 19, 440 (1986).

Beim herkömmlichen ITO-Sinterkörper liegt Zinnoxyd alleine in Form einer Feststofflösung vor, und es kann somit kein Zinnoxyd durch Röntgenstrahlendiffraktion gemessen werden. Bei dem durch das in der vorliegenden Beschreibung geoffenbarte Verfahren erhaltenen Sinterkörper liegt jedoch das Zinnoxyd in einem nicht einer Feststofflösung entsprechenden Zustande vor. Dies wird durch Messung mittels Röntgenstrahlendiffraktion beobachtet. Der Anteil an im Sinterkörper vorliegendem Zinnoxyd in einem nicht einer Feststofflösung entsprechenden Zustand liegt zwischen 1 % und 5 %.

Bei der Feststofflösung von Indiumoxyd und Zinnoxyd, ist der Anteil an Zinn (In/Sn = 1,5) im Vergleiche mit der der ITO-Zusammensetzung (In/Sn = etwa 6) übermäßig. Somit ist die Verteilung von Zinn in der Feststofflösung nicht gleichmäßig. Die Möglichkeit, daß sich eine solche Feststofflösung bildet, steigt in dem Maße, in dem die Sintertemperatur ansteigt, in dem der Partialdruck von Sauerstoff in der Sinteratmosphäre wächst bzw. in dem sich die Feinheit und Gleichmäßigkeit, mit der das Zinnoxyd dispergiert ist, steigert.

Das Indiumoxydpulver, welches durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird, sowie das ausgezeichnete Material des Sinterkörpers wird nun beschrieben.

Die spezifische BET-Oberfläche des durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltenen Indiumpulvers beträgt 15 bis 30 m²/g. Ein Indiumpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche geringer als 15 m²/g ist, ist rauh und zeigt daher einen verschlechterten Sinterungsgrad. Ein Indiumpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 30 m²/g übersteigt, ist porös bzw. kohärent und zeigt aus diesem Grunde einen verschlechterten Sinterungsgrad.

Die durchschnittliche Größe der Primärpartikel des durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltenen Indiumoxydpulvers kann durch jegliche Messung der Korngrössenverteilung oder durch Beobachtung im Elektronenmikroskop erhalten werden. Die tatsächliche Partikelgröße liegt zwischen 0,03 µm und 0,1 µm. Ein Pulver, dessen durchschnittliche Partikelgröße geringer als 0,03 µm ist, ist sehr kohärent und besitzt somit einen verschlechterten Sinterungsgrad. Ein Pulver, dessen durchschnittliche Partikelgröße 0,1 µm übersteigt, hat eine geringe spezifische Oberfläche und zeigt aus diesem Grunde einen verschlechterten Sinterungsgrad. Die durchschnittliche Partikelgröße wird durch Messung der Korngrößenverteilung durch ausreichende Dispergierung der Partikel in einer wäßrigen Lösung derselben (beispielsweise indem die Dispergierung unter Verwendung von Ultraschallwellen während einer Stunde oder länger vorgenommen wird, nachdem eine geringe Menge eines Dispergiermittels zugefügt worden ist) und dann durch Durchführung einer Messung der Korngrössenverteilung von 0,12 µm oder darunter erhalten. Die durchschnittliche Partikelgröße kann auch durch Messung der Korngrößenverteilung durch Durchführung derselben Dispersionsbehandlung erhalten werden. Die durchschnittliche Partikelgröße beträgt 1 µm oder weniger.

Die Primärpartikel können mit einem Elektronenmikroskop durch dasselbe Verfahren beobachtet werden, wie jenem bei einem herkömmlichen Pulverbeobachtungsvorgang bei einer Vergrößerung zwischen x100 000 und x300 000. Im Falle der Beobachtung der Partikelgröße bzw. -form ist ein Elektronenmikroskop vom Transmissiontyp wünschenswert.

Das Indiumoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 10 bis 30 m²/g beträgt und dessen durchschnittliche Partikelgröße 0,03 bis 0,1 µm ausmacht, besitzt einen sehr hohen Sinterungsgrad und ist somit als Material für den ITO-Sinterkörper mit hoher Dichte geeignet.

Das Verfahren zur Herstellung des Indiumoxydpulvers mit den oben beschriebenen Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben. Bei einem praktischen Betrieb wird das Indiumoxydpulver durch Erzeugung von Indiumhydroxyd aus einer Mischung aus einer wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes mit einer Temperatur von 60 bis 100 ºC und einer wäßrigen Alkalilösung hergestellt, und dann durch Durchführung einer Waschung, durch Filtern, Trocknen und Kalzinieren des erzeugten Indiumhydroxyds. Die wäßrige Lösung eines Indiumsalzes und die wäßrige Alkalilösung werden auf solche Weise miteinander vermischt, daß das Verhältnis von [OH]/[In] von 3 bis 5 reicht:

(A) durch Zufuhr der wäßrigen Alkalilösung in die wäßrige Lösung eines Indiumsalzes bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH]/[In] von 0,15 oder mehr pro Minute,

(B) durch Zufuhr der wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes in die wäßrige Alkalilösung bei einer Mischgeschwindigkeit von [In]/[OH] von 0,01 oder mehr pro Minute, oder

(C) durch fortlaufende Zufuhr der wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes und der wäßrigen Alkalilösung.

Es gibt keine Begrenzung der Art der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes, und es kann eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat oder Indiumsulfat verwendet werden. Eine bevorzugte Konzentration der wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes liegt zwischen 0,01 Mol/l und 5 Mol/l, bei einer bevorzugteren, welche von 0,3 Mol/l bis 2,0 Mol/l reicht. Eine Konzentration von weniger als 0,01 Mol/l verschlechtert die Produktivität. Mehr als 5 Mol/l läßt die Lösung gelatinisieren. Die gelatinisierte Lösung ist nicht leicht handzuhaben. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich vom herkömmlichen Verfahren zur Herstellung feiner Partikel in der Verwendung einer so konzentrierten Lösung.

Eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Harnstoff oder Ammoniak kann als die bei der vorliegenden Erfindung benützte wäßrige Alkalilösung verwendet werden. Vom Standpunkte der Eliminierung der restlichen Metallionen im Indiumhydroxyd ist jedoch die Verwendung einer wäßrigen Lösung von Harnstoff oder Ammoniak wünschenswert. Es gibt keinerlei Begrenzung hinsichtlich der Konzentration der wäßrigen Alkalilösung.

Die Menge der wäßrigen Alkalilösung kann jeden Wert annehmen, so lange diese Menge sicherstellt, daß der pH-Wert des Lösungsgemisches 7 beträgt oder höher ist. Die Menge an Hydroxydionen relativ zu den Indiumionen in der wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes beträgt 3 bis 5, ausgedrückt als Molverhältnis.

Das Mischen der wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes und der wäßrigen Alkalilösung wird unter einer der folgenden Bedingungen durchgeführt:

(A) Durch Zufuhr der wäßrigen Alkalilösung in die wäßrige Lösung eines Indiumsalzes bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH]/[In] von 0,15 oder mehr pro Minute, vorzugsweise bei einer Geschwindigkeit von 0,15 bis 300 pro Minute und bevorzugter bei einer Geschwindigkeit von 1 bis 30 pro Minute,

(B) Durch Zufuhr der wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes in die wäßrige Alkalilösung bei einer Mischgeschwindigkeit von [In]/[OH] von 0,01 oder mehr pro Minute, vorzugsweise bei einer Geschwindigkeit von 0,01 bis 1,2 pro Minute und bevorzugter bei einer Geschwindigkeit von 0,04 bis 1,2 pro Minute, oder

(C) durch fortlaufende Zufuhr der wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes und der wäßrigen Alkalilösung.

Das die oben beschriebenen Eigenschaften besitzende Pulver kann erhalten werden, wenn die wäßrige Lösung eines Indiumsalzes und die wäßrige Alkalilösung mit einer der oben beschriebenen Mischgeschwindigkeiten miteinander vermischt werden. Eine Mischgeschwindigkeit, die langsamer ist als der Bereich der Mischgeschwindigkeiten nach der vorliegenden Erfindung, erhöht die Korngröße des Pulvers und agglomeriert das Pulver, womit eine Verteilung in dem Pulver erzeugt wird.

Eine bevorzugte Temperatur für die Kristallisation liegt zwischen 60 und 100 ºC, bei einem bevorzugteren Temperaturbereich von 70 bis 95 ºC. Eine niedrigere Kristallisationstemperatur als 60 ºC erzeugt ein Indiumhydroxyd, welches eine übermäßig geringe Partikelgröße aufweist. Ein solches Indiumhydroxyd agglomeriert während des Kalzinierens und macht die Schaffung eines feinen Indiumoxydpulvers mit einem ausgezeichneten Sinterungsgrad unmöglich. Eine Kristallisationstemperatur, welche 100 ºC übersteigt, bewirkt, daß eine Hydrolyse der wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes stattfindet. Somit enthält das erzeugte Indiumhydroxydpulver ein Pulver mit großer Korngröße.

Im allgemeinen wird die Kristallisation durchgeführt, während die Lösungen gerührt werden. Nachdem die Kristallisation abgeschlossen ist, kann das Rühren während mehrerer zehn Minuten bis zu mehreren Stunden fortgesetzt werden, um die Aufschlämmung zu mischen und dadurch die Aufschlämmung zu vergleichmäßigen.

Als nächstes wird die auf die oben beschriebene Weise erhaltene Aufschlämmung von Indiumhydroxyd gewaschen und dann an der gewaschenen Aufschlämmung eine Abtrennung von Feststoffen und Flüssigkeit durchgeführt. Es gibt keinerlei Beschränkung hinsichtlich des Verfahrens für die Abtrennung von Feststoffen und Flüssigkeit. Beispielsweise kann eine Nutsche, ein Trommelfilter, eine Filterpresse oder ein Bandfilter verwendet werden.

Danach wird das auf die oben beschriebene Weise erhaltene Indiumhydroxyd getrocknet. Die Trocknungstemperatur beträgt 90 bis 260 ºC. Eine niedrigere Trocknungstemperatur als 90 ºC verschlechtert den Trocknungswirkungsgrad. Eine höhere Trocknungstemperatur als 260 ºC oxydiert einen Teil des Indiumhydroxyds, womit das Indiumhydroxydpulver ungleichmäßig wird.

Getrocknetes Indiumhydroxyd wird leicht gebrochen, um seine Dispergierfähigkeit zu verbessern. Zu diesem Zeitpunkte ist ein starkes Brechen, anders als im Falle des herkömmlichen Verfahrens, nicht erforderlich. Ein starkes Brechen kann die Kristallinität verringern. Es besteht keinerlei Beschränkung hinsichtlich der Methode des Brechens. Ein automatischer Mörser oder eine Hammermühle können eingesetzt werden.

Das Indiumoxydpulver wird durch Kalzinieren des auf die oben beschriebene Weise erhaltene Indiumhydroxydpulvers hergestellt. Eine bevorzugte Kalzinierungstemperatur liegt zwischen 500 und 900 ºC, bei einem bevorzugteren Temperaturbereich zwischen 550 und 850 ºC. Eine niedrigere Kalzinierungstemperatur als 500 ºC verringert die Dichte des Produktes, womit die Schaffung eines ITO-Sinterkörpers mit hoher Dichte unmöglich gemacht wird. Eine höhere Kalzinierungstemperatur als 900 ºC nimmt das Sintern des Indiumoxydpulvers vorweg. Daher wird der Sinterungsgrad des Pulvers vermindert, und somit kann kein ITO-Sinterkörper mit hoher Dichte erhalten werden. Die Zeit der Kalzinierung liegt zwischen 1 und 10 Stunden.

Es ist möglich, einen Sinterkörpers mit hoher Dichte zu erhalten, bei welchem das Vorliegen einer Feststofflösung von Indium und Zinn geringer ist, indem ein Zinnoxyd benutzt wird, dessen spezifische BET-Oberfläche 3 m²/g oder weniger beträgt. Eine bevorzugte spezifische BET-Oberfläche beträgt 0,001 m²/g bis 3 m²/g, bei einer bevorzugteren spezifischen Oberfläche von 0,05 m²/g bis 0,5 m²/g. Zinnoxyd mit einer höheren spezifischen BET-Oberfläche als 3 m²/g macht die Schaffung eines ITO-Sinterkörpers mit hoher Dichte unmöglich bzw. erzeugt leicht eine Feststofflösung von Indium und Zinn im erhaltenen Sinterkörper.

Ein solches Zinnoxyd kann durch Wärmebehandlung von Zinnoxyd oder -hydroxyd, das ein Vorläufer des Zinnoxydes ist, als Zinnsalz bei einer Temperatur von 1000 ºC oder darüber, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 1200 und 1800 ºC erhalten werden. Die Erhitzung wird in der Atmosphäre oder in Sauerstoff oder in einer Atmosphäre eines inaktiven Gases 0,5 bis 10 Stunden lang durchgeführt, vorzugsweise während 2 bis 5 Stunden.

Eine bevorzugte Korngröße des Zinnoxyds liegt zwischen 0,3 µm und 50 µm, bei einer bevorzugteren Größe im Bereiche von 5 µm und 20 µm. Als nächstes wird unten ein Verfahren zur Herstellung des ITO-Sinterkörpers mit hoher Dichte beschrieben.

Das für die Herstellung des ITO-Sinterkörpers verwendete ITO-Pulver wird durch Mischen des Indiumoxydpulvers und des Zinnoxydpulvers präpariert.

Ein bevorzugter Anteil an Zinnoxyd relativ zum Indiumoxydpulver liegt zwischen 3 Gew.-% und 15 Gew.-%. Es besteht keinerlei Beschränkung hinsichtlich der Methode des Mischens des Indiumoxydpulvers und des Zinnoxydpulvers, und es kann entweder eine Naß- oder ein Trockenmischverfahren, beispielsweise unter Anwendung einer Kugelmühle, bei der aus Zirkoniumoxyd oder Urethanharz hergestellte Kugeln eingesetzt werden, einer Schwingmühle oder eines Mischers des V-Typs, angewandt werden.

Als nächstes wird das ITO-Pulver geformt. Es wird ein Verfahren angewandt, das für die erwünschte Form geeignet ist. Beispiele dafür umfassen das Gießformen und das Gießen, wie das Schlickergießen.

Um die Dichte des Sinterkörpers zu erhöhen, wird es für den geformten Teil bevorzugt, ihn durch kalthydrostatisches Pressen (CIP) unter einen Druck von 3 bis 5 t/cm² zu setzen. Nötigenfalls kann dieselbe Behandlung zwei- bis fünfmal wiederholt werden.

Der erhaltene Teil wird bei einer Temperatur zwischen 1250 ºC und 1600 ºC, vorzugsweise zwischen 1350 ºC und 1500 ºC, gesintert. Eine niedrigere Sinterungstemperatur als 1250 ºC schafft einen ITO-Sinterkörper mit einer geringeren Dichte als 90%. Eine höhere Sinterungstemperatur als 1600 ºC kann das Zinnoxyd zum Verdampfen bringen oder ein abnormales Wachstum der Partikel des Sinterkörpers hervorrufen. Eine bevorzugte Sinterungszeit liegt zwischen 1 und 24 Stunden, bei einer bevorzugteren Sinterungszeit von 5 bis 10 Stunden. Es besteht keinerlei Beschränkung hinsichtlich der Sinteratmosphäre. Das Sintern kann in der Atmosphäre oder in Sauerstoff oder in einer Atmosphäre eines inaktiven Gases werden.

Somit kann ein ausgezeichnete Eigenschaften aufweisender ITO-Sinterkörper mit einer Dichte von 90 % oder mehr erhalten werden.

Der ITO-Sinterkörper mit hoher Dichte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt eine wirklich ausgezeichnete Leistung als Zerstäubungstarget. Ferner ermöglicht das Herstellverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Herstellung eines ITO-Sinterkörper mit hoher Dichte unter Atmosphärendruck und macht es damit möglich, ein ausgezeichnetes Target bei geringen Kosten zu erzeugen.

Beispiele

Beispiele nach der vorliegenden Erfindung und für die Verwendung des durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erhaltenen Produktes werden nun beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch durch diese Beispiele nicht beschränkt.

Beispiel 1

Wäßriger Ammoniak wurde in eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat von 0,5 Mol/l mit einer Temperatur von 85 ºC bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH]/[In] von 0,8 pro Minute eingemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Der Anteil an wäßrigem Ammoniak betrug 10 Gew.-%, was ein Verhältnis von [OH]/[In] von 4 sicherte. Die Aufschlämmung wurde gefiltert, gewaschen und sodann bei 110 ºC getrocknet, um ein Indiumhydroxydpulver herzustellen.

Das so erhaltene Indiumhydroxydpulver wurde bei 750 ºC während 4 Stunden kalziniert, um ein Indiumoxydpulver zu erzeugen. Die spezifische BET-Oberfläche des Indiumoxydpulvers betrug 22 m²/g. Die Größe der Kristallite des Indiumoxydpulvers mittels Röntgenstrahlendiffraktion betrug 40 nm (400 Å). Die durch Messung der Korngrößenverteilung erhaltene Größe der Primärpartikel betrug 0,08 µm.

Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Danach wurde das gemischte Pulver unter einem Drucke von 1,5 ton/cm² geformt. Nachdem der geformte Teil mittels einer kalthydrostatischen Presse unter einem Drucke von 3 ton/cm² behandelt worden war, wurde er unter Atmosphärendruck 5 Stunden lang bei 1400 ºC gesintert. Der Durchmesser des erhaltenen Sinterkörpers betrug 100 mmφ. Die Dichte des Sinterkörpers betrug 94 % seiner theoretischen Dichte, was 6,7 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 8 µm.

Beispiel 2

Wäßriger Ammoniak wurde in eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat von 0,5 Mol/l mit einer Temperatur von 85 ºC bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH]/[In] von 0,2 pro Minute eingemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Der Anteil an wäßrigem Ammoniak betrug 10 Gew.-%; was ein [OH]/[In]-Verhältnis von 4 sicherte. Die Aufschlämmung wurde gefiltert, gewaschen und sodann bei 110 ºC getrocknet, um ein Indiumhydroxydpulver herzustellen.

Das so erhaltene Indiumhydroxydpulver wurde bei 650 ºC während 4 Stunden kalziniert, um ein Indiumoxydpulver zu erzeugen. Die spezifische BET-Oberfläche des Indiumoxydpulvers betrug 29 m²/g. Die Größe der Kristallite des Indiumoxydpulvers mittels Röntgenstrahlendiffraktion betrug 27 nm (270 Å). Die durch Messung der Korngrößenverteilung erhaltene Größe der Primärpartikel betrug 0,07 µm.

Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Danach wurde das gemischte Pulver auf dieselbe Weise geformt und gesintert wie in der des Beispieles 1. Die Dichte des Sinterkörpers betrug 94 % seiner theoretischen Dichte, was 6,7 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 7 µm.

Beispiel 3

Wäßriger Ammoniak wurde in eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat von 0,6 Mol/l mit einer Temperatur von 85 ºC bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH]/[In] von 1,0 pro Minute eingemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Der Anteil an wäßrigem Ammoniak betrug 10 Gew.-%, was ein [OH]/[In]-Verhältnis von 3,5 sicherte. Die Aufschlämmung wurde gefiltert, gewaschen und sodann bei 110 ºC getrocknet, um ein Indiumhydroxydpulver herzustellen.

Das so erhaltene Indiumhydroxydpulver wurde bei 750 ºC während 4 Stunden kalziniert, um ein Indiumoxydpulver zu erzeugen. Die spezifische BET-Oberfläche des Indiumoxydpulvers betrug 22 m²/g. Die Größe der Kristallite des Indiumoxydpulvers mittels Röntgenstrahlendiffraktion betrug 40 nm (400 Å). Die durch Messung der Korngrößenverteilung erhaltene Größe der Primärpartikel betrug 0,08 µm.

Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Danach wurde das gemischte Pulver auf dieselbe Weise geformt und gesintert wie in der des Beispieles 1. Die Dichte des Sinterkörpers betrug 98 % seiner theoretischen Dichte, was 7,0 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 9 µm.

Beispiel 4

Wäßriger Ammoniak wurde in eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat von 1,5 Mol/l mit einer Temperatur von 85 ºC bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH]/[In] von 0,8 pro Minute eingemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Der Anteil an wäßrigem Ammoniak betrug 10 Gew.-%, was ein [OH]/[In]-Verhältnis von 4 sicherte. Die Aufschlämmung wurde gefiltert, gewaschen und sodann bei 110 ºC getrocknet, um ein Indiumhydroxydpulver herzustellen.

Das so erhaltene Indiumhydroxydpulver wurde bei 750 ºC während 4 Stunden kalziniert, um ein Indiumoxydpulver zu erzeugen. Die spezifische BET-Oberfläche des Indiumoxydpulvers betrug 22 m²/g. Die Größe der Kristallite des Indiumoxydpulvers mittels Röntgenstrahlendiffraktion betrug 45 nm (450 Å). Die durch Messung der Korngrößenverteilung erhaltene Größe der Primärpartikel betrug 0,08 µm.

Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Danach wurde das gemischte Pulver auf dieselbe Weise geformt und gesintert wie in der des Beispieles 1. Die Dichte des Sinterkörpers betrug 94 % seiner theoretischen Dichte, was 6,7 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 8 µm.

Beispiel 5

Wäßriger Ammoniak wurde in eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat von 0,4 Mol/l mit einer Temperatur von 60 ºC bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH]/[In] von 0,8 pro Minute eingemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Der Anteil an wäßrigem Ammoniak betrug 10 Gew.-%, was ein [OH]/[In]-Verhältnis von 4 sicherte. Die Aufschlämmung wurde gefiltert, gewaschen und sodann bei 110 ºC getrocknet, um ein Indiumhydroxydpulver herzustellen.

Das so erhaltene Indiumhydroxydpulver wurde bei 750 ºC während 4 Stunden kalziniert, um ein Indiumoxydpulver zu erzeugen. Die spezifische BET-Oberfläche des Indiumoxydpulvers betrug 21 m²/g. Die Größe der Kristallite des Indiumoxydpulvers mittels Röntgenstrahlendiffraktion betrug 40 nm (400 Å). Die durch Messung der Korngrößenverteilung erhaltene Größe der Primärpartikel betrug 0,09 µm.

Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Danach wurde das gemischte Pulver auf dieselbe Weise geformt und gesintert wie in der des Beispieles 1. Die Dichte des Sinterkörpers betrug 94 % seiner theoretischen Dichte, was 6,7 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 8 µm.

Beispiel 6

Wäßriger Ammoniak wurde in eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat von 0,8 Mol/l mit einer Temperatur von 95 ºC bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH]/[In] von 0,8 pro Minute eingemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Der Anteil an wäßrigem Ammoniak betrug 10 Gew.-%, was ein [OH]/[In]-Verhältnis von 4 sicherte. Die Aufschlämmung wurde gefiltert, gewaschen und sodann bei 110 ºC getrocknet, um ein Indiumhydroxydpulver herzustellen.

Das so erhaltene Indiumhydroxydpulver wurde bei 750 ºC während 4 Stunden kalziniert, um ein Indiumoxydpulver zu erzeugen. Die spezifische BET-Oberfläche des Indiumoxydpulvers betrug 21 m²/g. Die Größe der Kristallite des Indiumoxydpulvers mittels Röntgenstrahlendiffraktion betrug 45 nm (450 Å). Die durch Messung der Korngrößenverteilung erhaltene Größe der Primärpartikel betrug 0,09 µm.

Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Danach wurde das gemischte Pulver auf dieselbe Weise geformt und gesintert wie in der des Beispieles 1. Die Dichte des Sinterkörpers betrug 92 % seiner theoretischen Dichte, was 6,6 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 8 µm.

Beispiel 7

Das Indiumoxydpulver wurde auf dieselbe Weise hergestellt wie der von Beispiel 1. Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Nachdem das gemischte Pulver auf dieselbe Weise geformt worden war wie in der des Beispieles 1, wurde es 5 Stunden lang in der Atmosphäre bei 1550 ºC gesintert. Die Dichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 98 % seiner theoretischen Dichte, was 7,0 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 10 µm.

Beispiel 8

Wäßriger Ammoniak wurde in einem Reaktionstank fortlaufend in eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat von 0,6 Mol/l eingemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Die Temperatur der wäßrigen Lösung von Indiumnitrat betrug 85 ºC. Der Anteil an wäßrigem Ammoniak betrug 10 Gew.-%, was ein [OH]/[In]-Verhältnis von 4 sicherte. Die Aufschlämmung wurde gefiltert, gewaschen und sodann bei 110 ºC getrocknet, um ein Indiumhydroxydpulver herzustellen.

Das so erhaltene Indiumhydroxydpulver wurde bei 750 ºC während 4 Stunden kalziniert, um ein Indiumoxydpulver zu erzeugen. Die spezifische BET-Oberfläche des Indiumoxydpulvers betrug 22 m²/g. Die Größe der Kristallite des Indiumoxydpulvers mittels Röntgenstrahlendiffraktion betrug 40 nm (400 Å). Die durch Messung der Korngrößenverteilung erhaltene Größe der Primärpartikel betrug 0,08 µm.

Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Das gemischte Pulver wurde unter einem Drucke von 1,5 ton/cm² geformt. Nachdem der geformte Teil mit einer kalthydrostatischen Presse unter einem Drucke von 3 ton/cm² behandelt worden war, wurde er auf dieselbe Weise wie der des Beispieles 1 gesintert. Die Dichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 94 % seiner theoretischen Dichte, was 6,7 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 9 µm.

Beispiel 9

Eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat von 1,5 Mol/l mit einer Temperatur von 85 ºC wurde bei einer Mischgeschwindigkeit von [In]/[OH] von 0,02 pro Minute in wäßrigen Ammoniak eingemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Der Anteil an wäßriger Lösung von Indiumnitrat machte einen Wert aus, der ein [OH]/[In]-Verhältnis von 4 sicherte. Der Anteil an wäßrigem Ammoniak betrug 10 Gew.-%. Die Aufschlämmung wurde gefiltert, gewaschen und sodann bei 110 ºC getrocknet, um ein Indiumhydroxydpulver herzustellen.

Das so erhaltene Indiumhydroxydpulver wurde zeitweilig bei 750 ºC während 4 Stunden kalziniert, um ein Indiumoxydpulver zu erzeugen. Die spezifische BET-Oberfläche des Indiumoxydpulvers betrug 22 m²/g. Die Größe der Kristallite des Indiumoxydpulvers mittels Röntgenstrahlendiffraktion betrug 45 nm (450 Å). Die durch Messung der Korngrößenverteilung erhaltene Größe der Primärpartikel betrug 0,08 µm.

Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Das gemischte Pulver wurde auf dieselbe Weise geformt und gesintert wie in der des Beispieles 1. Die Dichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 94 % seiner theoretischen Dichte, was 6,7 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 8 µm.

Beispiel 10

Durch Gleichstrom-Magnetron-Zerstäubung unter den in Tabelle 1 aufgelisteten Bedingungen wurde eine transparente, leitende Schicht unter Verwendung des nach Beispiel 1 erhaltenen Sinterkörpers als Target gebildet.

Der spezifische Widerstand der erhaltenen Schicht betrug 1,6 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm, 2,2 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm und 3,3 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm bei einer Substrattemperatur von jeweils 300 ºC, 200 ºC und 120 ºC.

Beispiel 11

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 0,10 m²/g und dessen durchschnittliche Größe der Sekundärpartikel 6 µm betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver eingemischt. Das Pulvergemisch wurde auf dieselbe Weise geformt und gesintert wie in der des Beispieles 1.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 97% seiner theoretischen Dichte, was 6,9 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 8 µm.

Beispiel 12

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,45 m²/g und dessen durchschnittliche Größe der Sekundärpartikel 10 µm betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver eingemischt. Das Pulvergemisch wurde auf dieselbe Weise geformt und gesintert wie in der des Beispieles 1.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 95% seiner theoretischen Dichte, was 6,8 g/cm³ ausmachte. Die Größe der Sinterpartikel betrug 7 µm.

Beispiel 13

Ein Zinnoxydpulver wurde in ein Indiumoxydpulver auf eine solche Weise eingemischt, daß der Anteil des Zinnoxyds 10 Gew.-% betrug. Das Zinnoxydpulver hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 0,02 m²/g und eine durchschnittliche Größe der Sekundärpartikel von 7 µm. Das Indiumoxydpulver hatte eine spezifische BET-Oberfläche von 22 m²/g, eine Kristallitgröße mittels Röntgenstrahlendiffraktion von 40 nm (400 Å) und eine Größe der Primärpartikel nach der Korngrößenverteilung von 0,08 µm. Das gemischte Pulver wurde unter einem Drucke von 1,5 ton/cm² geformt. Nachdem der geformte Teil durch CIP unter einem Drucke von 3 ton/cm² behandelt worden war, wurde er 5 Stunden lang bei 1400 ºC unter Atmosphärendruck gesintert.

Der Durchmesser des erhaltenen Sinterkörpers betrug 100 mφ. Seine Dichte betrug 98 % der theoretischen Dichte und machte 7,01 g/cm³ aus. Die Partikelgröße des Sinterkörpers betrug 7 µm.

Beispiel 14

Durch Gleichstrom-Magnetron-Zerstäubung unter den in Tabelle 1 aufgelisteten Bedingungen wurde eine transparente, leitende Schicht unter Verwendung des nach Beispiel 11 erhaltenen Sinterkörpers als Target gebildet.

Der spezifische Widerstand der erhaltenen Schicht betrug 1,5 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm, 2,0 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm und 3,2 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm bei einer Substrattemperatur von jeweils 300 ºC, 200 ºC und 120 ºC.

Beispiel 15

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 0,3 m²/g betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver mit einem Anteil von 10 Gew.-% eingemischt. Das gemischte Pulver wurde geformt. Nachdem der geformte Teil durch CIP unter einem Drucke von 5 ton/cm² behandelt worden war, wurde er 5 Stunden lang bei 1280 ºC unter einem Sauerstoffpartialdruck von 0,25 atm gesintert.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 90%. Die Größe der Sinterpartikel betrug 1 µm. Es war keinerlei Feststofflösungsphase von (In0,6 Sn0,4)&sub2; O&sub3; zu sehen.

Beispiel 16

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 0,3 m²/g betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver mit einem Anteil von 10 Gew.-% eingemischt. Das gemischte Pulver wurde geformt. Danach wurde der geformte Teil 5 Stunden lang bei 1600 ºC unter einem Sauerstoffpartialdruck von 0,8 atm gesintert.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 90%. Die Größe der Sinterpartikel betrug 20 µm. Der Anteil der Feststofflösungsphase von (In0,6 Sn0,4)&sub2; O&sub3; machte 1% aus.

Beispiel 17

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 0,3 m²/g betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver mit einem Anteil von 10 Gew.-% eingemischt. Das gemischte Pulver wurde geformt. Nachdem der geformte Teil durch CIP unter einem Drucke von 2 ton/cm² behandelt worden war, wurde er 5 Stunden lang bei 1600 ºC unter einem Sauerstoffpartialdruck von 0,8 atm gesintert.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 99%. Die Größe der Sinterpartikel betrug 20 µm. Der Anteil der Feststofflösungsphase von (In0,6 Sn0,4)&sub2; O&sub3; machte 1% aus.

Beispiel 18

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 0,3 m²/g betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver mit einem Anteil von 10 Gew.-% eingemischt. Das gemischte Pulver wurde geformt. Nachdem der geformte Teil zweimal durch CIP unter einem Drucke von 5 ton/cm² behandelt worden war, wurde er 5 Stunden lang bei 1350 ºC unter einem Sauerstoffpartialdruck von 0,8 atm gesintert.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 98%. Die Größe der Sinterpartikel betrug 1 µm. Der Anteil der Feststofflösungsphase von (In0,6 Sn0,4)&sub2; O&sub3; machte 0 % aus.

Beispiel 19

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 0,3 m²/g betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver mit einem Anteil von 10 Gew.-% eingemischt. Das gemischte Pulver wurde geformt. Danach wurde der geformte Teil 5 Stunden lang bei 1350 ºC unter einem Sauerstoffpartialdruck von 0,25 atm gesintert.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 91%. Die Größe der Sinterpartikel betrug 2 µm. Der Anteil der Feststofflösungsphase von (In0,6 Sn0,4)&sub2; O&sub3; machte 8 % aus.

Beispiel 20

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 0,3 m²/g betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver mit einem Anteil von 10 Gew.-% eingemischt. Das gemischte Pulver wurde geformt. Danach wurde der geformte Teil 5 Stunden lang bei 1600 ºC unter einem Sauerstoffpartialdruck von 0,25 atm gesintert.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 92%. Die Größe der Sinterpartikel betrug 20 µm. Der Anteil der Feststofflösungsphase von (In0,6 Sn0,4)&sub2; O&sub3; machte 9 % aus.

Beispiel 21

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 0,3 m²/g betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver mit einem Anteil von 10 Gew.-% eingemischt. Das gemischte Pulver wurde geformt. Nachdem der geformte Teil durch CIP unter einem Drucke von 5 ton/cm² behandelt worden war, wurde er 5 Stunden lang bei 1600 ºC unter einem Sauerstoffpartialdruck von 0,5 atm gesintert.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 99%. Die Größe der Sinterpartikel betrug 20 µm. Der Anteil der Feststofflösungsphase von (In0,6 Sn0,4)&sub2; O&sub3; machte 9 % aus.

Beispiel 22

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 0,3 m²/g betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver mit einem Anteil von 10 Gew.-% eingemischt. Das gemischte Pulver wurde geformt. Nachdem der geformte Teil zweimal durch CIP unter einem Drucke von 5 ton/cm² behandelt worden war, wurde er 5 Stunden lang bei 1350 ºC unter einem Sauerstoffpartialdruck von 0,25 atm gesintert.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 98%. Die Größe der Sinterpartikel betrug 2 µm. Der Anteil der Feststofflösungsphase von (In0,6 Sn0,4)&sub2; O&sub3; machte 10 % aus.

Beispiel 23

Ein Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 0,3 m²/g betrug, wurde in das nach Beispiel 1 erhaltene Indiumoxydpulver mit einem Anteil von 10 Gew.-% eingemischt. Das gemischte Pulver wurde geformt. Nachdem der geformte Teil zweimal durch CIP unter einem Drucke von 5 ton/cm² behandelt worden war, wurde er 5 Stunden lang bei 1450 ºC unter einem Sauerstoffpartialdruck von 0,7 atm gesintert.

Die Sinterdichte des erhaltenen Sinterkörpers betrug 98%. Die Größe der Sinterpartikel betrug 10 µm. Der Anteil der Feststofflösungsphase von (In0,6 Sn0,4)&sub2; O&sub3; machte 3 % aus.

Beispiel 24

Durch Gleichstrom-Magnetron-Zerstäubung unter den in Tabelle 1 aufgelisteten Bedingungen wurde eine transparente, leitende Schicht unter Verwendung des nach Beispiel 15 erhaltenen Sinterkörpers als Target gebildet.

Der spezifische Widerstand der erhaltenen Schicht betrug 2,0 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm, 2,4 x 10&supmin;&sup4; Ohmcmund 3,4 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm bei einer Substrattemperatur von jeweils 300 ºC, 200 ºC und 120 ºC.

Vergleichsbeispiel 1

Wäßriger Ammoniak wurde in eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat von 0,5 Mol/l mit einer Temperatur von 85 ºC bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH]/[In] von 0,01 pro Minute eingemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Der Anteil an wäßrigem Ammoniak betrug 10 Gew.-%, was ein [OH]/[In]-Verhältnis von 4 sicherte. Die Aufschlämmung wurde gefiltert, gewaschen und sodann bei 110 ºC getrocknet, um ein Indiumhydroxydpulver herzustellen.

Das so erhaltene Indiumhydroxydpulver wurde bei 750 ºC während 4 Stunden kalziniert, um ein Indiumoxydpulver zu erzeugen. Die spezifische BET-Oberfläche des Indiumoxydpulvers betrug 14 m²/g. Die Größe der Kristallite des Indiumoxydpulvers mittels Röntgenstrahlendiffraktion betrug 40 nm (400 Å). Die durch Messung der Korngrößenverteilung erhaltene Größe der Primärpartikel betrug 0,12 µm.

Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Danach wurde das gemischte Pulver unter einem Drucke von 1,5 ton/cm² geformt. Nachdem der geformte Teil mittels einer kalthydrostatischen Presse unter einem Drucke von 3 ton/cm² behandelt worden war, wurde er 5 Stunden lang unter Atmosphärendruck bei 1400 ºC gesintert. Der Durchmesser des erhaltenen Sinterkörpers betrug 100 mmφ. Die Dichte des Sinterkörpers betrug 80 % seiner theoretischen Dichte, was 5,7 g/cm³ ausmachte.

Vergleichsbeispiel 2

Wäßriger Ammoniak wurde in eine wäßrige Lösung von Indiumnitrat von 0,5 Mol/l mit einer Temperatur von 30 ºC bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH]/[In] von 0,8 pro Minute eingemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Der Anteil an wäßrigem Ammoniak betrug 10 Gew.-%, was ein [OH]/[In]-Verhältnis von 4 sicherte. Die Aufschlämmung wurde gefiltert, gewaschen und sodann bei 110 ºC getrocknet, um ein Indiumhydroxydpulver herzustellen.

Das so erhaltene Indiumhydroxydpulver wurde bei 750 ºC während 4 Stunden kalziniert, um ein Indiumoxydpulver zu erzeugen. Die spezifische BET-Oberfläche des Indiumoxydpulvers betrug 11 m²/g. Die Größe der Kristallite des Indiumoxydpulvers mittels Röntgenstrahlendiffraktion betrug 40 nm (400 Å). Die durch Messung der Korngrößenverteilung erhaltene Größe der Primärpartikel betrug 0,11 µm.

Ein solches Indiumoxydpulver wurde mit einem Zinnoxydpulver, dessen spezifische BET-Oberfläche 2,0 m²/g betrug, auf eine solche Weise vermischt, daß der Anteil des Zinnoxydes 10 Gew.-% ausmachte. Danach wurde das gemischte Pulver unter einem Drucke von 1,5 ton/cm² geformt. Nachdem der geformte Teil mittels einer kalthydrostatischen Presse unter einem Drucke von 3 ton/cm² behandelt worden war, wurde er 5 Stunden lang unter Atmosphärendruck bei 1400 ºC gesintert. Der Durchmesser des erhaltenen Sinterkörpers betrug 100 mmφ. Die Dichte des Sinterkörpers betrug 81 % seiner theoretischen Dichte, was 5,8 g/cm³ ausmachte.

Vergleichsbeispiel 3

Durch Gleichstrom-Magnetron-Zerstäubung unter den in Tabelle 1 aufgelisteten Bedingungen wurde eine transparente, leitende Schicht unter Verwendung des im Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Sinterkörpers als Target gebildet.

Der spezifische Widerstand der erhaltenen Schicht betrug 2,1 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm, 2,9 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm und 4,5 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm bei einer Substrattemperatur von jeweils 300 ºC, 200 ºC und 120 ºC. Insbesondere waren die Schichteigenschaften bei niedrigen Temperaturen verschlechtert.

Vergleichsbeispiel 4

Durch Gleichstrom-Magnetron-Zerstäubung unter den in Tabelle 1 aufgelisteten Bedingungen wurde eine transparente, leitende Schicht unter Verwendung des im Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Sinterkörpers als Target gebildet.

Der spezifische Widerstand dererhaltenen Schicht betrug 2,1 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm, 2,9 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm und 4,5 x 10&supmin;&sup4; Ohmcm bei einer Substrattemperatur von jeweils 300 ºC, 200 ºC und 120 ºC. Insbesondere waren die Schichteigenschaften bei niedrigen Temperaturen verschlechtert.

Tabelle 1
Art der Zerstäubung Gl.-strom Magnetron-Zerstäubung Substrattemperatur Entfernung zwischen Target und Substrat Gasdruck Zerstäubungsgas zugeführte Leistung Schichtdicke Substrat Corning # 7059 Glas


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Herstellung von Indiumoxyd mit den folgenden Verfahrensschritten:

Mischen einer wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes mit einer Temperatur von 60 bis 100 ºC, und einer wäßrigen Alkalilösung auf solche Weise, daß das Verhältnis von [OH]/[In] zwischen 3 und 5 liegt, um ein Hydroxyd zu erhalten,

(A) indem die wäßrige Alkalilösung in die wäßrige Lösung eines Indiumsalzes bei einer Mischgeschwindigkeit von [OH)/[In] von 0,15 oder mehr pro Minute zugeführt wird,

(B) indem die wäßrige Lösung eines Indiumsalzes in die wäßrige Alkalilösung bei einer Mischgeschwindigkeit von [In]/[OH] von 0,01 oder mehr pro Minute zugeführt wird, oder

(C) durch fortlaufende Zufuhr der wäßrigen Lösung eines Indiumsalzes und der wäßrigen Alkalilösung; und Kalzinieren des Hydroxyds.







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