Development of hydrogenated amorphous indium oxide-based transparent conductive oxide films with high mechanical flexibility

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Internet of ThingsやInternet of Human推進に向けた社会的要請が高まる中，機械的柔軟性とともに優れた電気伝導および光学的透明性を併せ持つフレキシブル透明導電膜への期待が高まっている．しかしながら，従来材料ITOは易結晶化材料であるため，このような用途に対して適しているのか定かでない．本研究では，独自に開発してきたアモルファス性の非常に高いB含有In2O3透明導電薄膜を用いる．これまでの研究結果から，ITOに匹敵する電気的・光学的特性が得られることがわかったが，フレキシブル透明導電膜として応用するために，依然として，以下2つの課題を残す：(1)B含有In2O3薄膜のキャリア密度向上，(2)フレキシブル薄膜測定装置の改良．そこで，これらの解決のため，水素ドープによる成膜条件最適化，および薄膜の局所構造解析と構成元素含有量の定量評価を行うとともに，屈曲に伴う薄膜形態変化を明らかにし，さらなる機械的柔軟性の向上を目指す．2022年度は，3種類の混合ガス中でのスパッタ成膜条件最適化と特性評価の比較を計画していたが，半導体チップ供給不足による研究装置の納期遅延のため，Ar/H2ガス中での最適化を進めた．また，次年度以降に予定していた柔軟性評価を先行して実施した．結果として，期待していた水素導入によるキャリア密度向上と，それに伴う抵抗率の減少は達成したものの，全く想定していなかった薄膜硬化が生じ，水素導入により柔軟性は低下することが新たな知見として得られた．一方，遅れていた水蒸気導入機構のセットアップが年度内に完了したため，確立したAr/H2ガスでの最適成膜条件をもとに，薄膜作製と評価を進めている．