プロセス・素材分野ショート講演1

[2K0501-14-04] Synthesis of Ga-doped ZnO nanocrystals using esterification reaction for transparent conductive films.

○Takuya Endo¹, Shun Yokoyama¹, Kenichi Motomiya¹, Hideyuki Takahashi¹ (1. Tohoku Univercity)

Keywords:Transparent conductive films, Zinc oxide, Metal oxide nanocrystals, Esterification reaction, Metal doping

透明で導電性を有する透明導電膜は，太陽電池やスマートフォンを始めとする様々な光学デバイスに使用されている。ITOは最も広く使用されている材料であるが、高価かつ毒性を持ち、製膜には材料利用率が低く、高真空環境が必要なスパッタリング装置等が必要である。そのため、安価かつ毒性のないZnOによる代替が検討されている。ZnOの成膜についても、スパッタ等の高真空環境を必要としない、ナノ粒子をインク化し、塗布・低温焼結による手法が研究されている。しかし、ZnOナノ粒子を用いる場合、低温焼結を促進するための表面保護剤や粒子サイズの制御に加えて、導電性向上のためにナノ粒子への精密な異元素ドーピングによるキャリア濃度や移動度の最適化が必要となる。我々はこれまで、毒性試薬と高温条件が必要な、主流なナノ粒子合成法である熱分解法に対して、カルボン酸とアルコールのエステル反応を用いた低温でのZnOナノ粒子の合成に成功しているが、未だその導電性は低く、精密なナノ粒子の制御が必要となる。そこで本研究では、表面保護剤とサイズの制御に加えて、ZnOナノ粒子への精密なGaドーピングを行うことで、ZnO透明導電膜の性能向上を試みた。