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JPH1017324A - 酸化インジウム粉末の製造方法 - Google Patents

酸化インジウム粉末の製造方法

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Publication number
JPH1017324A
JPH1017324A JP16992196A JP16992196A JPH1017324A JP H1017324 A JPH1017324 A JP H1017324A JP 16992196 A JP16992196 A JP 16992196A JP 16992196 A JP16992196 A JP 16992196A JP H1017324 A JPH1017324 A JP H1017324A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
indium oxide
indium
powder
oxide powder
suspension
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP16992196A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromi Mochida
裕美 持田
Michihiro Tanaka
道広 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP16992196A priority Critical patent/JPH1017324A/ja
Publication of JPH1017324A publication Critical patent/JPH1017324A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高密度なITO焼結体を得る。 【解決手段】酸化インジウム粉末を酸化錫粉末と混合し
焼結することにより、高密度なITO焼結体を得ること
が可能な、水酸化インジウム粉末を酸性懸濁液又はアル
カリ性懸濁液にて水熱処理した後、仮焼することによる
得られる当該酸化インジウム粉末の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水熱合成処理を施
すことにより得られる高密度ITOターゲットの原料と
なる酸化インジウム粉末に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶ディスプレイを中心としたフ
ラットパネルディスプレイの使用が急速に拡大してお
り、現在、この透明導電膜としてはITO膜が最も使用
されている。ITO膜の製造方法としては、スプレー法
や塗布法などの化学的製法、真空蒸着法やスパッタ法等
の物理的製法が知られているが、操作性の簡便さや得ら
れる膜特性が良好である等の理由からITOターゲット
を用いたスパッタリング法が広く適用されている。特
に、最近ではカラー液晶の普及によるTFT方式の採用
により、高性能なITO膜をより低温で成膜することが
要求されている。
【0003】このような要求を満足させるためには、I
TOターゲットを高密度化すれば良いことが知られてい
る。
【0004】ところで、ITOターゲットは、通常、酸
化インジウム粉末と酸化錫粉末の混合粉末や前記混合粉
末を焼成して得られるインジウム錫複合酸化物粉末(I
TO粉末)を加圧成形後、焼結して製造されている。酸
化インジウム粉末の製造方法としては、最も一般的な中
和法の他、電解法(特開平6−171937)や炭酸塩
法(特開平4−219315、特開平7−42109)
が知られており、通常これらの方法によって得られた水
酸化インジウム粉末を焼成して得られる。
【0005】しかしながら、ITOは難焼結性材料であ
り、これらの粉末を原料として加圧成形後、焼結して
も、その密度を上げることは困難であった。また、IT
O焼結体の密度と原料である酸化インジウム粉末の平均
結晶子径との間の相関については、何ら知られていなか
った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、原料
の一部として用いて焼結すると高密度なITO焼結体に
なる酸化インジウム粉末の製造方法を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、上記目的が、水酸化インジウム粉末を酸又はア
ルカリによって水熱処理することにより得られることを
見いだした。ここに、本発明は次の通りである。
【0008】(1)水酸化インジウム粉末を、酸性懸濁
液を用いて水熱処理した後、仮焼することにより得られ
る酸化インジウム粉末の製造方法。 (2)塩酸、硝酸、硫酸、蓚酸のうち1種又は2種以上
を使用し、pHが2以上6以下の酸性懸濁液を用いるこ
とを特徴とする上記(1)記載の製造方法。 (3)水酸化インジウム粉末を、アルカリ性懸濁液を用
いて水熱処理した後、仮焼することにより得られる酸化
インジウム粉末の製造方法。 (4)水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カル
シウム、アンモニア水のうち1種又は2種以上を使用
し、pHが9以上13以下のアルカリ性懸濁液を用いる
ことを特徴とする上記(3)記載の製造方法。 (5)圧力2〜150kgf/cm2 、温度80〜30
0℃で水熱処理することを特徴とする上記(1)ないし
(4)記載の製造方法。 (6)酸化インジウム粉末が、BET比表面積10m2
/g以下、平均結晶子90nm以上、二次粒子のピーク
粒径、平均粒径がともに3μm以下であることを特徴と
する上記(1)ないし(5)記載の製造方法。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1ないし6におけ
る水熱処理に用いられる水酸化インジウム粉末は中和法
や電解法等によって得ることができる。特に、粒径や純
度は限定されないが、望ましくは、平均粒径0.05〜
1μm、純度99.99%以上のものが良い。
【0010】また、本発明で用いられる酸性懸濁液を作
製するのに用いられる酸は特に限定されないが、水酸イ
オンを一部溶解させるという理由から、好ましくは、塩
酸、硝酸、硫酸、蓚酸のうち1種又は2種以上が良く、
更に、好ましくは硝酸が良い。また、酸性懸濁液のpH
も限定されないが、2以上6以下が好ましく、更に好ま
しくは3以上4以下が良い。pHが2未満であるとイン
ジウムが過剰に溶解し歩留まりが悪くなり、6を越える
と溶解しにくく結晶の生長が起こりにくいからである。
【0011】また、本発明で用いられるアルカリ性懸濁
液を作製するのに用いられるアルカリは特に限定されな
いが、可溶性の錯体を形成させるという理由から、好ま
しくは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カ
ルシウム、アンモニア水のうち1種又は2種以上が良
く、更に、好ましくはアンモニア水が良い。また、アル
カリ性懸濁液のpHも限定されないが、9以上13以下
が好ましく、更に好ましくは10以上12以下が良い。
pHが9未満であるとインジウム錯体を形成しにくく溶
解しずらいため結晶成長が起こりにくいからであり、1
3を越えると試薬を大量に使うので経済的ではないから
である。
【0012】本発明の請求項1ないし6で行われる水熱
処理は、密閉容器からなるオートクレーブを用いて行う
ことができる。その際、撹拌は行っても行わなくても良
いが、望ましくは行った方が良い。
【0013】水熱処理時の懸濁液の圧力や温度は特に限
定されないが、好ましくは、圧力2〜150kgf/c
2 、温度80〜300℃が良く、更に好ましくは、圧
力80〜100kgf/cm2 、温度200〜250℃
が良い。圧力が2kgf/cm2 未満だとインジウムが
溶解しにくく生長しずらいからであり、150kgf/
cm2 を越えると装置が大がかりとなり高コストとなる
からであり、また、温度が80℃未満だと結晶生長が起
こりにくいからであり、300℃を越えると耐熱材料の
選定が困難となるからである。反応時間は、上記圧力、
温度の条件下で約10〜100時間が適当である。ま
た、懸濁液における粉末の懸濁液全体に占める重量比
は、20〜60%が適当である。
【0014】水熱処理後、通常は、デカンテーションに
より洗浄後ろ過し、乾燥工程を経るというプロセスの
後、仮焼を行う。尚、乾燥は通常80〜120℃の温度
で行う。
【0015】本発明の請求項1ないし6で行われる仮焼
は、真空中、大気中、酸素ガス中等の雰囲気で行うこと
ができるが、安価に酸化物にするという理由から大気雰
囲気が最も好ましい。また、仮焼温度は500〜120
0℃で行うことができ、好ましくは700〜1000℃
が良い。仮焼時間は、上記雰囲気、温度の条件下で約1
〜5時間が適当である。
【0016】仮焼して得られる酸化インジウム粉末の粒
径は特に限定されないが、酸化錫との混合性を向上させ
るには分散性が必要であることから、好ましくは二次粒
子の平均粒径0.5〜5μmであり、更に好ましくは平
均粒径0.9〜2μmが良い。
【0017】本発明の特徴の1つは、水酸化インジウム
粉末をオートクレーブ等を用いて、水熱処理を行い水酸
化インジウムを再結晶化させ、その後、仮焼すると平均
結晶子径が大きく焼結の少ない酸化インジウム粉末を得
ることができ、このような平均結晶子径の大きい酸化イ
ンジウム粉末を酸化錫粉末と混合し焼結すると得られる
焼結体が高密度化するという新たな知見に基づく技術的
思想にある。水熱処理を行うと平均結晶子径が大きくな
るのは、中和法等による水酸化インジウム粉末に、加圧
・高熱処理を行うことにより、粒子が再溶解しながら再
結晶化するため結晶生長が起こり、一次粒子内の結晶子
が生長するためである。また、平均結晶子径が大きい酸
化インジウム粉末を原料の一部として用いて焼結すると
高密度化が図られるのは、一次粒子がしまっており、真
密度が大きく、しかも二次粒子が生長しずらく、分散性
が良いためである。
【0018】また、本発明で得られる酸化インジウム粉
末は、容易に高密度化できるという点から、(6)に記
載されている通り、BET比表面積10m2 /g以下、
平均結晶子径90nm以上、二次粒子のピーク粒径、平
均粒径がともに3μm以下が好ましく、更に好ましく
は、BET比表面積8m2 /g以下、平均結晶子径10
0nm以上、二次粒子のピーク粒径が1.5μm以下、
二次粒子の平均粒径が2μm以下が良い。ここで、平均
結晶子径は、X線回折法に基づき回折線のピークの幅か
ら理論的に計算して求めることができる。例えば、平均
結晶子径が大きいと回折ピークが高くなり、又幅は狭く
なって、鋭い明確なピークが現れる。また、二次粒子の
ピーク粒径とは、レーザー分光法、沈降法等で測定した
粒径と重量分布の最大集団により定義される値のことで
ある。また、二次粒子の平均粒径は、例えばマイクロト
ラック法等のレーザー分光法によって測定することがで
きる。ここで、二次粒子とは一次粒子の凝集により形成
される粒子のことをいう。BET比表面積とは、BET
法により測定される単位重量あたりの粒子の表面積のこ
とである。
【0019】以下に、実施例及び比較例を記載する。
尚、本発明は本実施例に拘泥されるものではない。
【0020】
【実施例及び比較例】
実施例1 金属インジウムを硝酸で溶解した後、アンモニア水で加
水分解反応を行って得た水酸化インジウム粉末を原料と
して500g用いて、容積5lのオートクレーブにて、
10gの硫酸溶液を用いpH3.0に調整し温度220
℃、圧力30kgf/cm2 で20時間、60rpmで
撹拌させながら水熱処理を行った。しかる後、大気雰囲
気中で800℃で5時間仮焼を行った。このようにして
得られた酸化インジウム粉末の平均結晶子径をX線回折
法を用いて測定すると80nmであり、二次粒子の平均
粒径をマイクロトラック法で測定すると2.0μmであ
った。また、BET比表面積は9.5m2 /gであり、
二次粒子のピーク粒径は0.9μmであった。この粉末
90gを、平均粒径10μmの酸化錫粉末10gとボー
ルミル法にて24時間混合して、酸化インジウム−酸化
錫混合粉末を得た。この混合粉末70gを原料として用
い、1tf/cm2 でプレス成形し、酸素雰囲気中にて
1600℃で3時間焼結を行った。その結果得られたI
TO焼結体の密度をピクノメーター真比重計測法で測定
すると相対密度95%であった。この結果を表1に示し
た。
【0021】
【表1】
【0022】実施例2〜5 水熱処理時に酸性又はアルカリ性にするための添加媒
質、同じく水熱処理時のpH、温度、圧力、及び仮焼時
の焼成温度を表1のように変えた他は実施例1と同様に
してITO焼結体を製造し得られた焼結体の密度、及び
仮焼後の酸化インジウム粉末の平均結晶子径等を実施例
1と同様に測定した。この結果を表1に示した。
【0023】実施例6 金属インジウムを陽極とし、硝酸アンモニウムを電解液
として電流密度700A/m2 、電解液濃度1モル/l
で電解を行う陽極酸化法にて得た水酸化インジウム粉末
を原料として500g用いて、容積5lのオートクレー
ブにて、25gの塩酸溶液を用いpH2.8に調整し温
度330℃、圧力150kgf/cm2で20時間、5
0rpmで撹拌させながら水熱処理を行った。しかる
後、空気雰囲気中で700℃で4時間仮焼を行った。こ
のようにして得られた酸化インジウム粉末の平均結晶子
径をX線回折法を用いて測定すると108nmであり、
二次粒子の平均粒径をマイクロトラック法で測定すると
0.6μmであった。また、BET比表面積は9.8m
2 /gであり、二次粒子のピーク粒径は1.0μmであ
った。この粉末90gを、平均粒径10μmの酸化錫粉
末10gとボールミル法にて24時間混合して、酸化イ
ンジウム−酸化錫混合粉末を得た。この混合粉末70g
を原料として用い、1tf/cm2 でプレス成形し、酸
素雰囲気中にて1600℃で3時間焼結を行った。その
結果得られたITO焼結体の密度を比重ビン法で測定す
ると相対密度98%であった。この結果を表1に示し
た。
【0024】実施例7〜10 水熱処理時に酸性又はアルカリ性にするための添加媒
質、同じく水熱処理時のpH、温度、圧力、及び仮焼時
の焼成温度を表2のように変えた他は実施例6と同様に
してITO焼結体を製造し得られた焼結体の密度、及び
仮焼後の酸化インジウム粉末の平均粒径及び平均結晶子
径等を実施例6と同様に測定した。この結果を表2に示
した。
【0025】
【表2】
【0026】実施例11 実施例1〜10で得られたITO焼結体をターゲットと
して用いてDCマグネトロンスパッタリング法で成膜を
行ったところ、ショートの原因となるノジュールが発生
せず、長時間にわたって安定な導電性薄膜が得られた。
【0027】比較例1 実施例1〜5で用いた水酸化インジウムと同じ水酸化イ
ンジウム粉末を用いて、水熱処理を行わずに、即仮焼を
行った他は実施例1と同じ工程を径て得たITO焼結体
の密度、及び仮焼後の酸化インジウム粉末の平均結晶子
径等を実施例1と同様に測定した。この結果を表2に併
せて示した。
【0028】比較例2 実施例6〜10で用いた水酸化インジウムと同じ水酸化
インジウム粉末を用いて、水熱処理を行わずに、即仮焼
を行った他は実施例6と同じ工程を経て得たITO焼結
体の密度、及び仮焼後の酸化インジウム粉末の平均結晶
子径等を実施例1と同様に測定した。この結果を表2に
併せて示した。
【0029】比較例3 比較例1〜2で得られたITO焼結体をターゲットとし
て用いてDCマグネトロンスパッタリング法で成膜を行
ったところ、ショートの原因となるノジュールが多く発
生し、得られた膜の導電特性も悪かった。
【0030】以上により、本実施例のITO焼結体はい
ずれも密度が90%以上であり、高特性であることがあ
きらかである。
【0031】
【発明の効果】表1から明らかなように、本発明の酸化
インジウム粉末を用いると、容易に、スパッタリング特
性等に優れた高性能な高密度ITO焼結体が得られる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水酸化インジウム粉末を、酸性懸濁液を用
    いて水熱処理した後、仮焼することにより得られる酸化
    インジウム粉末の製造方法。
  2. 【請求項2】塩酸、硝酸、硫酸、蓚酸のうち1種又は2
    種以上を使用し、pHが2以上6以下の酸性懸濁液を用
    いることを特徴とする請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】水酸化インジウム粉末を、アルカリ性懸濁
    液を用いて水熱処理した後、仮焼することにより得られ
    る酸化インジウム粉末の製造方法。
  4. 【請求項4】水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸
    化カルシウム、アンモニア水のうち1種又は2種以上を
    使用し、pHが9以上13以下のアルカリ性懸濁液を用
    いることを特徴とする請求項3記載の製造方法。
  5. 【請求項5】圧力2〜150kgf/cm2 、温度80
    〜300℃で水熱処理することを特徴とする請求項1な
    いし4記載の製造方法。
  6. 【請求項6】酸化インジウム粉末が、BET比表面積1
    0m2 /g以下、平均結晶子径90nm以上、二次粒子
    のピーク粒径、平均粒径がともに3μm以下であること
    を特徴とする請求項1ないし5記載の製造方法。
JP16992196A 1996-06-28 1996-06-28 酸化インジウム粉末の製造方法 Withdrawn JPH1017324A (ja)

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