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OHMIC JUNCTION FORMING METHOD FOR SURFACE OF CONDUCTIVE ELEMENT MATERIAL MADE OF C12A7 ELECTRIDE commons

Patent code P110004207
File No. BE060P22
Posted date Jul 8, 2011
Application number P2008-208753
Publication number P2010-045228A
Patent number P5106313
Date of filing Aug 13, 2008
Date of publication of application Feb 25, 2010
Date of registration Oct 12, 2012
Inventor
  • (In Japanese)細野 秀雄
  • (In Japanese)松石 聡
  • (In Japanese)戸田 喜丈
  • (In Japanese)金 聖雄
  • (In Japanese)平野 正浩
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title OHMIC JUNCTION FORMING METHOD FOR SURFACE OF CONDUCTIVE ELEMENT MATERIAL MADE OF C12A7 ELECTRIDE commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To form an ohmic surface whose interface has small deterioration even in an atmosphere so as to apply a C12A7 electride to an element such as a cold electron emission source and an organic EL.
SOLUTION: In a method of using a 12CaO-7Al2O3 electride as a conductive element material and vapor-depositing metal on its surface to form an ohmic junction, an ohmic junction forming method for the surface of the conductive element material made of the C12A7 electride includes: subjecting the surface of the element material to phosphorous acid processing to modify it; and then vapor-depositing the metal on the surface of the element material to control the contact resistance of the interface between the element material surface and the metal to less than 0.5 Ωcm2.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

C12A7化合物は、結晶中のケージに包接された酸素イオン(「自由酸素イオン」と呼
ぶ)を還元処理することにより電子に置換することができる。該電子は、ケージ間を移動
するために、還元処理によりC12A7に電気伝導性を賦与することができる。電子含有
量が約1×1021cm-3を超えるC12A7では、その電気抵抗は温度の上昇ととも
に減少する金属型電気伝導となる(非特許文献1)。本明細書において、包接された酸素
イオンを、電子で部分的(1×1019個電子cm-3超2.3×1021個電子cm
3未満)又は完全(2.3×1021個電子cm-3)に置換した化合物をC12A7エ
レクトライド(C12A7:e)と定義する。

本発明者らは、単結晶や微粉末の静水圧プレス成形体をアルカリ金属又はアルカリ土類金
属蒸気中で700℃程度に保持する等の方法でC12A7に電気伝導性を賦与する方法と
該方法で得られた電子放出材料の発明について特許出願した(特許文献1)。また、原料
を溶融した後ガラス相状態の形成温度まで急冷する方法で電気伝導性C12A7結晶を製
造する方法の発明について特許出願した(特許文献2)。また、原料物質を溶融し、酸素
分圧10Pa以下の低酸素分圧の雰囲気中に保持した後、冷却凝固して導電性マイエナイ
ト型化合物を製造する方法の発明について特許出願した(特許文献3)。さらに、チタン
金属蒸気中でC12A7化合物を処理して室温での電気伝導度が5×102S/cmを超
えるC12A7エレクトライドを製造する方法と該方法で得られた電子放出材料の発明に
ついて特許出願した(特許文献4)。

C12A7エレクトライドは、常温常圧で安定な物質であり、2.4eVという極めて小
さい仕事関数もつことから、FEDの冷電子放出源(非特許文献2)、PDPの2次電子
放出源、有機EL素子のための電子注入電極(非特許文献3)、熱電子発電素子(特許文
献5、6)等としての応用が期待されている。

これらの素子材料では、通常、その表面に真空蒸着により金属層を蒸着させて電極を形成
している。しかし、C12A7エレクトライドからなる素子材料表面に対向する金属電極
を蒸着させ、該素子材料と電極間に電圧を印加した場合には、10Ω・cm2以上の高い
接触抵抗が観測されるのみならず、そこを流れる電流の増加は印加した電圧の大きさに対
して非線形となる。すなわち、金属型伝導を示すC12A7エレクトライドを導電性素子
材料とする場合に、オーミック電極を作成するのが困難であった(以下、オーミック電極
が作成可能な表面を「オーミック表面」と呼ぶ。)。金属状態のC12A7エレクトライ
ドと金属との単純な界面(金属-金属接合)は、理論的には、オーミック接触になるはず
である。オーミック表面が得られない原因は、C12A7エレクトライド表面に電気絶縁
層が存在するためと考えられる(非特許文献4)。

【特許文献1】
再表2005-000741号公報
【特許文献2】
特開2005-314196号公報
【特許文献3】
再表2005-077859号公報
【特許文献4】
WO2007/060890
【特許文献5】
特開2007-037319号公報
【特許文献6】
特開2007-346326号公報
【非特許文献1】
S.Matsuishi, et al.,Science,301,626-629,(2003)
【非特許文献2】
Y.Toda et al.,Adv.Mater.,16,pp.685-689,(2004)
【非特許文献3】
宮川 仁 他、表面科学 Vol.29,No.1,pp.2-9,2008
【非特許文献4】
T. Kamiya, S. Aiba, M. Miyakawa, K. Nomura, S. Matsuishi, K. Hayashi, K. Ueda, M. Hirano and H. Hosono: Field-Induced Current Modulation in Nanoporous Semiconductor, Electron-Doped 12CaO・7Al2O3; Chem. Mater., 17, 6311-6316, (2005).

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、12CaO・7Al2O3(以下、「C12A7」と記す)エレクトライドか
らなる導電性素子材料表面と蒸着金属とのオーミック接合の形成方法に関するものである

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
12CaO・7Al2O3エレクトライドを導電性素子材料として、その表面に金属を蒸
着してオーミック接合を形成する方法において、
該素子材料表面をリン酸濃度50重量%~90重量%の水溶液に浸漬することによって
ン酸処理して改質した後、該素子材料表面に金属を蒸着することによって、該素子材料表
面と該金属との界面の接触抵抗を0.5Ω・cm2未満とすることを特徴とするC12A
7エレクトライドからなる導電性素子材料表面に対するオーミック接合形成方法。

【請求項2】
 
請求項1記載のリン酸処理の後、さらにリン酸濃度3重量%~10重量%の水溶液に浸漬
することによってリン酸処理することを特徴とする請求項1記載のオーミック接合形成方
法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008208753thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) ERATO/SORST Exploring and developing applications for active functions utilizing nanostructure embedded in transparent oxides AREA
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