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ZnOナノロッドアレイへのレーザー溶融による電極形成方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P140010203
掲載日 2014年1月10日
出願番号 特願2013-263145
公開番号 特開2015-117171
出願日 平成25年12月20日(2013.12.20)
公開日 平成27年6月25日(2015.6.25)
発明者
  • 市川 洋
  • 廣芝 伸哉
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 ZnOナノロッドアレイへのレーザー溶融による電極形成方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】簡便な方法でロッド状の酸化亜鉛微粒子を基板上に配向させ、微粒子端面に電極を形成する。
【解決手段】基板上に酸化亜鉛の薄膜を形成し、該薄膜を核として、亜鉛塩水溶液に塩基を加えて基板面に垂直に配向したロッド状の酸化亜鉛微粒子を複数形成し、配向した酸化亜鉛微粒子の端面にレーザーを照射して端面近傍を溶融させ、連続的な端面を形成する。さらに、ロッド状酸化亜鉛微粒子の連続的な端面に、金属あるいは合金からなる電極膜を形成する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要



酸化亜鉛(ZnO)は紫外線発光デバイス、圧電センサー、化学センサー、光触媒、さらには色素増感太陽電池用等電極等として幅広い用途が検討されている。これらの用途には薄膜化あるいは微粒子化が求められる。酸化亜鉛薄膜は主に気相成長法(CVD法あるいはPVD法)により製造されている。このうち、CVD法では基板の加熱処理温度や亜鉛源として用いる亜鉛化合物の種類によって膜の緻密さ、配向などを制御することが出来る。しかし、プロセス全体を極めて高精度に温度制御できる装置で行わなければならず、また、基板も数百℃以上の加熱処理に耐えることの出来るものでなくてはならない。したがって、CVD法は高品質な膜を製造することはできるが、省エネルギー・工程の簡便化・成膜可能な基板材料という点で大きな改善の余地を有する技術である。一方、PVD法も高真空が保てるスパッタ装置で行わなければならず、工程の簡便化・成膜可能な基板材料という点で制約を受ける。





気相法の他に液相法として、電解析出法、ゾルーゲル法等が検討されている。ゾルーゲル法の場合、コーティング液を基板に塗布した後、400℃以上の温度で焼成しなければ酸化亜鉛膜を形成することが出来ない。また、1マイクロメートル以上の膜厚を有する膜を調製するには、基板への塗布と焼成とを繰り返し行わなければならないという問題点がある。





一方、液相法の一つとして、pH8以上で安定なテトラヒドロキシ亜鉛酸イオンを含有する水溶液を酸化亜鉛粒子又は酸化亜鉛膜製造のための前駆体として用い、この水溶液中で100℃未満の温度での加熱処理により一次粒子径が1μm以上の酸化亜鉛粒子又は酸化亜鉛膜を製造する方法が開示されている(特許文献1参照)。この方法によれば、例えば、容器に入れた蒸留水に硝酸亜鉛6水和物を室温で溶解して0.1mol/lの濃度の亜鉛塩水溶液50mlを調製し、室温で攪拌しながら1.5mol/lのアンモニア水50mlを加え、最終的に得られた透明なテトラヒドロキシ亜鉛酸イオンを含有する水溶液にガラス基板を設置し、容器を密封して95℃の恒温槽中に2時間静置した後、ガラス基板を取り出し、蒸留水ですすいで乾燥することで酸化亜鉛膜が付着したガラス基板が得られるとのことである。そして、得られた酸化亜鉛膜の膜厚は0.1mmであり、長さが5μmから10μmの酸化亜鉛ウイスカーが凝集した構造が観察されている。





上記液相法は簡便な酸化亜鉛微粒子の製造方法であるが、紫外線発光デバイス、圧電センサー、あるいは化学センサーに利用する場合、各種デバイスの特性を向上させるためには、酸化亜鉛微粒子がランダムに配向しているよりも一方向に配向していることが好ましい。そして、デバイスにするには配向した複数微粒子の端面を連続化して電極を形成することが必要である。

産業上の利用分野



本発明は発光デバイス、色素増感太陽電池等に用いられるナノサイズ酸化亜鉛構造体への電極形成に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板上に酸化亜鉛の薄膜を形成し、該薄膜を核として、亜鉛塩水溶液に塩基を加えて基板面に垂直に配向したロッド状の酸化亜鉛微粒子を複数形成し、配向した酸化亜鉛微粒子の端面にレーザーを照射して端面近傍を溶融させ、連続的な端面を形成するロッド状酸化亜鉛微粒子への電極形成方法。

【請求項2】
前記ロッド状酸化亜鉛微粒子が、径が50nm~300nm、長さが1μm~20μmである請求項1に記載の電極形成方法。

【請求項3】
前記ロッド状酸化亜鉛微粒子の連続的な端面に、金属あるいは合金からなる膜を形成する請求項1または2に記載の電極形成方法。

【請求項4】
基板上の酸化亜鉛薄膜を形成後、800~1100℃で熱処理を行う、請求項1~3のいずれかに記載の電極形成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013263145thum.jpg
出願権利状態 公開
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