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JP5018951B2 - electrode - Google Patents
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Description

本発明は電極に関する。   The present invention relates to an electrode.

例えば有機エレクトロルミネッセンス素子(以下「有機EL素子」という)は、主として透明電極からなる陽極と、陰極と、これら電極の間に配置され、陽極から注入される正孔と、陰極から注入される電子が再結合することにより発光する発光層とで構成されており、透明電極は一般に透明基板上にインジウム−スズ酸化物(以下「ITO」という)からなる膜を有している。このような有機EL素子では、透明電極のITO膜から発光層への正孔注入効率を向上させることが望ましいとされているが、そのためには、ITO膜表面の仕事関数は高い方が望ましいとされている。   For example, an organic electroluminescence element (hereinafter referred to as “organic EL element”) is mainly composed of an anode composed of a transparent electrode, a cathode, and holes placed between these electrodes, and holes injected from the anode and electrons injected from the cathode. The transparent electrode generally has a film made of indium-tin oxide (hereinafter referred to as “ITO”) on a transparent substrate. In such an organic EL element, it is desirable to improve the hole injection efficiency from the ITO film of the transparent electrode to the light emitting layer. For that purpose, it is desirable that the work function of the ITO film surface is higher. Has been.

このようなITO膜を有する透明電極として、従来、例えば下記特許文献1〜3に開示されるものが知られている。特許文献1には、透明基板上に設けられた透明導電部を、活性酸素を含む気体に晒すことにより製造される、透明導電部表面における仕事関数が高い透明電極が開示されており、特許文献2には、透明基板上に設けられた透明導電部に、プラズマ化された酸素イオンを注入することにより製造される、透明導電部表面における仕事関数が高い透明電極が開示されている。   Conventionally, for example, those disclosed in the following Patent Documents 1 to 3 are known as transparent electrodes having such an ITO film. Patent Document 1 discloses a transparent electrode having a high work function on the surface of a transparent conductive part manufactured by exposing a transparent conductive part provided on a transparent substrate to a gas containing active oxygen. No. 2 discloses a transparent electrode having a high work function on the surface of a transparent conductive part, which is manufactured by implanting plasma-ized oxygen ions into a transparent conductive part provided on a transparent substrate.

また特許文献3には、SnOの含有率が4〜6質量%とされたITO焼結体を使用してイオンプレーティング法によりガラス基板上にITO膜を成膜する方法が開示されている。 Patent Document 3 discloses a method for forming an ITO film on a glass substrate by an ion plating method using an ITO sintered body having a SnO 2 content of 4 to 6% by mass. .

特開2001−284059号公報JP 2001-284059 A 特開2001−284060号公報JP 2001-284060 A 特許2002−83693号公報Japanese Patent No. 2002-83893

しかしながら、上記特許文献1〜3に記載の透明電極は、いずれも仕事関数を高めることができるものの、以下に示す課題を有していた。   However, although all of the transparent electrodes described in Patent Documents 1 to 3 can increase the work function, they have the following problems.

即ち、上記の特許文献1、2に記載の透明電極は、特殊なプラズマ発生装置あるいはイオン源を用いて製造するため、製造コストが高くなるという問題を有していた。   That is, the transparent electrodes described in Patent Documents 1 and 2 have a problem that the manufacturing cost increases because they are manufactured using a special plasma generator or an ion source.

また上記特許文献3に記載の透明電極は、大きな真空容器を必要とするイオンプレーティング装置により製造するため、スパッタ法のような真空容器の小型化やインライン化できずランニングコストが高くなるため、製造コストが高くなるという問題を有していた。   Moreover, since the transparent electrode described in Patent Document 3 is manufactured by an ion plating apparatus that requires a large vacuum vessel, the vacuum vessel such as a sputtering method cannot be downsized or inlined, and the running cost increases. There was a problem that the manufacturing cost was high.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金属酸化物導電部表面の仕事関数を低コストで十分に大きくできる電極を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the electrode which can fully enlarge the work function of the metal oxide electroconductive part surface at low cost.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、基板上に、金属酸化物を含む第1導電部と、この第1導電部の上の、当該第1導電部と異なる金属酸化物を含む第2導電部と、この第2導電部を特定の構成にすることで、上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have a first conductive part containing a metal oxide on a substrate and a difference between the first conductive part on the first conductive part. It has been found that the above-described problems can be solved by making the second conductive part including a metal oxide and the second conductive part have a specific configuration, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、基板上に、第1金属酸化物を含む第1導電部と、前記第1導電部の上の、第1金属酸化物と異なる第2金属酸化物を含む第2導電部と、前記第2導電部の厚さが15nm以下であり、前記第1金属酸化物がスズ添加酸化インジウムであり、前記第2金属酸化物がフッ素添加酸化スズであるという構成で、上記課題を解決できることを特徴とする電極である。 That is, the present invention provides a first conductive part including a first metal oxide on a substrate and a second conductive part including a second metal oxide different from the first metal oxide on the first conductive part. The thickness of the second conductive part is 15 nm or less, the first metal oxide is tin-added indium oxide, and the second metal oxide is fluorine-added tin oxide. It is an electrode characterized in that the above can be solved.

上記電極によれば、酸素イオンや活性酸素を用いたりイオンプレーティング法を用いたりすることが必要無いので、製造コストを低下させることができる。加えて、電極の第2導電部のイオン化ポテンシャルを、基板上にそれぞれ単独で配置した場合の第1導電部又は第2導電部のイオン化ポテンシャルよりも十分に大きくすることができる。即ち、導電部表面のイオン化ポテンシャルを低コストで十分に大きくすることができる。また、本発明に係る電極によれば、電極の使用環境に係らず電極の第2導電部のイオン化ポテンシャルが高い状態で安定化した電極を得ることができる。なお、本明細書において、「イオン化ポテンシャル」の概念には、「仕事関数」も含まれるものとする。   According to the above electrode, since it is not necessary to use oxygen ions or active oxygen or to use an ion plating method, the manufacturing cost can be reduced. In addition, the ionization potential of the second conductive portion of the electrode can be made sufficiently larger than the ionization potential of the first conductive portion or the second conductive portion when each electrode is disposed on the substrate. That is, the ionization potential on the surface of the conductive part can be sufficiently increased at low cost. Moreover, according to the electrode which concerns on this invention, the electrode stabilized in the state with the high ionization potential of the 2nd electroconductive part of an electrode irrespective of the use environment of an electrode can be obtained. In the present specification, the concept of “ionization potential” includes “work function”.

本発明による電極によれば、電極の構成で、電極の第2導電部のイオン化ポテンシャルを、基板上にそれぞれ単独で配置した場合の第1導電部又は第2導電部のイオン化ポテンシャルよりも十分に大きくすることができる。このため、酸素イオンや活性酸素を用いたりイオンプレーティング法を用いたりすることが必要無いので、製造コストを低下させることができる。加えて、電極の使用環境に係らず電極の第2導電部のイオン化ポテンシャルは高い状態で安定化している。   According to the electrode of the present invention, in the configuration of the electrode, the ionization potential of the second conductive part of the electrode is sufficiently higher than the ionization potential of the first conductive part or the second conductive part in the case where they are individually arranged on the substrate. Can be bigger. For this reason, since it is not necessary to use oxygen ions or active oxygen or to use an ion plating method, the manufacturing cost can be reduced. In addition, the ionization potential of the second conductive portion of the electrode is stabilized in a high state regardless of the use environment of the electrode.

本発明の電極の一実施形態を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly one Embodiment of the electrode of this invention. 電極の伝導部の表面状態を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the surface state of the conduction part of an electrode. 電極の製造方法の一実施形態を示す一連の工程図である。It is a series of process diagrams showing an embodiment of a method for manufacturing an electrode. 実施例1に係る電極について、SEMによる導電部の表面状態を示す図である。It is a figure which shows the surface state of the electroconductive part by SEM about the electrode which concerns on Example 1. FIG. 実施例2に係る電極について、SEMによる導電部の表面状態を示す図である。It is a figure which shows the surface state of the electroconductive part by SEM about the electrode which concerns on Example 2. FIG. 参考例3に係る電極について、SEMによる導電部の表面状態を示す図である。It is a figure which shows the surface state of the electroconductive part by SEM about the electrode which concerns on the reference example 3. FIG. 比較例13に係る電極について、SEMによる導電部の表面状態を示す図である。It is a figure which shows the surface state of the electroconductive part by SEM about the electrode which concerns on the comparative example 13. FIG.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本発明の電極の一実施形態を概略的に示す断面図、図2は、電極の導電部側表面をSEMで観察した状態を示す図である。図1に示すように、電極10は、基板2と、基板2上に配置された第1導電部4と、第1導電部4上に配置された第2導電部6とで構成されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the electrode of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a state where the surface of the electrode on the conductive part side is observed with an SEM. As shown in FIG. 1, the electrode 10 includes a substrate 2, a first conductive portion 4 disposed on the substrate 2, and a second conductive portion 6 disposed on the first conductive portion 4. .

また、図2に示すように、第2導電部6は、第2金属酸化物からなる複数の島状部8を有している。前記島状部8は第1導電部4を構成する第1金属酸化物からなる粒子7の上に形成されている。粒子7は基板2(図示せず)上に形成され、粒子同士は密に接している。   Further, as shown in FIG. 2, the second conductive portion 6 has a plurality of island-shaped portions 8 made of the second metal oxide. The island portions 8 are formed on the particles 7 made of the first metal oxide constituting the first conductive portion 4. The particles 7 are formed on the substrate 2 (not shown), and the particles are in close contact with each other.

ここで、第2導電部6の厚さは30nm以下となっている。   Here, the thickness of the second conductive portion 6 is 30 nm or less.

このような電極10によれば、その使用環境に係らず、第2電極部6のイオン化ポテンシャルが高い状態で安定化される。言い換えると、厳しい還元性雰囲気や酸化性雰囲気下に置かれても、電極の第2導電部6の低下が十分に防止される。   According to such an electrode 10, it is stabilized in a state where the ionization potential of the second electrode portion 6 is high regardless of the use environment. In other words, even if it is placed in a strict reducing atmosphere or oxidizing atmosphere, the lowering of the second conductive portion 6 of the electrode is sufficiently prevented.

基板2は、当該電極の基板として使用に耐え得るもので、且つ、第1導電部並びに第2導電部が当該基板上に形成可能であれば特に限定されない。   The substrate 2 is not particularly limited as long as it can be used as a substrate for the electrode and the first conductive portion and the second conductive portion can be formed on the substrate.

電極10として、透過すべき光の波長に対して透明な電極(以下「透明電極」という)としたい場合、基板2、第1導電部、第2導電部が、透過すべき光の波長に対して透明である必要がある。   When the electrode 10 is an electrode transparent to the wavelength of light to be transmitted (hereinafter referred to as “transparent electrode”), the substrate 2, the first conductive unit, and the second conductive unit are configured to transmit the wavelength of light to be transmitted. Must be transparent.

上記透明電極用基板2として、例えば、透明なガラス基板、表面を適当に荒らすなどして光の反射を防止したガラス基板、磨ガラス状の半透明なガラス基板など光を透過するものが基板2の構成材料の一つとして挙げられる。なお、この場合、光を透過するものであれば材質はガラスでなくてもよく、透明プラスチックや透明結晶体などでもよい。基板2は透過すべき光の波長に対して透明のものであればこれらに特に限定されない。   As the transparent electrode substrate 2, for example, a transparent glass substrate, a glass substrate whose surface is appropriately roughened to prevent light reflection, a polished glass-like translucent glass substrate, or the like that transmits light is the substrate 2. As one of the constituent materials. In this case, the material may not be glass as long as it transmits light, and may be a transparent plastic or a transparent crystal. The substrate 2 is not particularly limited as long as it is transparent to the wavelength of light to be transmitted.

上記透明電極用第1金属酸化物及び第2金属酸化物は、可視域に対する光透過性が高く、且つ、電気抵抗率が低いという理由から、インジウム、スズ、亜鉛、ガリウム、鉛、カドミウム、を主要成分とすることが好ましい。例えば、スズ添加酸化インジウム、ゲルマニウム添加酸化インジウム、モリブデン添加酸化インジウム、鉄添加酸化インジウム、チタン添加酸化インジウム、ジルコニウム添加酸化インジウム、ハフニウム添加酸化インジウム、ニオブ添加酸化インジウム、タンタル添加酸化インジウム、タングステン添加酸化インジウム、テルル添加酸化インジウム、フッ素添加酸化スズ、アンチモン添加酸化スズ、ニオブ添加酸化スズ、タンタル添加酸化スズ、アルミニウム添加酸化亜鉛、ガリウム添加酸化亜鉛、ビスマス添加酸化亜鉛、インジウム添加酸化亜鉛、イットリウム添加酸化亜鉛、スカンジウム添加酸化亜鉛、鉄添加酸化亜鉛、バナジウム添加酸化亜鉛、シリコン添加酸化亜鉛、ゲルマニウム添加酸化亜鉛、チタン添加酸化亜鉛、ジルコニウム添加酸化亜鉛、ハフニウム添加酸化亜鉛、スズ添加酸化ガリウム、ビスマス添加酸化鉛、インジウム添加酸化カドミウム、スズ添加酸化カドミウム、亜鉛−スズ酸化物、インジウム−スズ酸化物、亜鉛−インジウム酸化物、スズ−亜鉛−インジウム酸化物、などが挙げられる。   The first metal oxide and the second metal oxide for the transparent electrode have high light transmissivity in the visible region and low electrical resistivity, so that indium, tin, zinc, gallium, lead, cadmium are used. The main component is preferred. For example, tin-doped indium oxide, germanium-doped indium oxide, molybdenum-doped indium oxide, iron-doped indium oxide, titanium-doped indium oxide, zirconium-doped indium oxide, hafnium-doped indium oxide, niobium-doped indium oxide, tantalum-doped indium oxide, tungsten-doped oxide Indium, tellurium added indium oxide, fluorine added tin oxide, antimony added tin oxide, niobium added tin oxide, tantalum added tin oxide, aluminum added zinc oxide, gallium added zinc oxide, bismuth added zinc oxide, indium added zinc oxide, yttrium added oxide Zinc, scandium added zinc oxide, iron added zinc oxide, vanadium added zinc oxide, silicon added zinc oxide, germanium added zinc oxide, titanium added zinc oxide, zirconium Addition zinc oxide, hafnium addition zinc oxide, tin addition gallium oxide, bismuth addition lead oxide, indium addition cadmium oxide, tin addition cadmium oxide, zinc-tin oxide, indium-tin oxide, zinc-indium oxide, tin-zinc -Indium oxide, etc.

次に、図1に示した電極10の実施形態について図3(a)〜(c)を参照しながら説明する。図3(a)〜(c)は、電極10を製造する一連の工程図である。なお、本実施形態では、電極10として透明電極の場合について説明する。また、第1金属酸化物をスズ添加酸化インジウム、第2金属酸化物をフッ素添加酸化スズとする場合について説明する。   Next, an embodiment of the electrode 10 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3A to 3C are a series of process diagrams for manufacturing the electrode 10. In the present embodiment, the case where the electrode 10 is a transparent electrode will be described. A case where the first metal oxide is tin-added indium oxide and the second metal oxide is fluorine-added tin oxide will be described.

先ず、基板2を用意する(図3(a)参照)。そして、図3(b)に示すように、基板2の表面上に、スズ添加酸化インジウムからなる第1導電部4を形成する。   First, the substrate 2 is prepared (see FIG. 3A). Then, as shown in FIG. 3B, the first conductive portion 4 made of tin-added indium oxide is formed on the surface of the substrate 2.

第1導電部4は、例えばスプレー熱分解成膜法を用いて形成することができる。スプレー熱分解成膜法は、基板2を加熱しながら、基板2の表面上にスズ添加酸化インジウム形成用原料(以下「ITO膜形成用原料」という)を噴霧するものである。これにより、ITO膜形成用原料を構成する材料が基板2の表面上で分解される。このとき、真空等の特別な雰囲気を必要としない。こうして、基板2の表面上にスズ添加酸化インジウムからなる第1導電部4が形成される。   The first conductive portion 4 can be formed using, for example, a spray pyrolysis film forming method. The spray pyrolysis film-forming method sprays a tin-added indium oxide forming raw material (hereinafter referred to as “ITO film forming raw material”) on the surface of the substrate 2 while heating the substrate 2. Thereby, the material which comprises the raw material for ITO film formation is decomposed | disassembled on the surface of the board | substrate 2. FIG. At this time, a special atmosphere such as a vacuum is not required. Thus, the first conductive portion 4 made of tin-added indium oxide is formed on the surface of the substrate 2.

ITO膜形成用原料としては、インジウム含有化合物、スズ含有化合物及びこれらを溶解する溶媒によって構成することができる。インジウム含有化合物としては、例えば塩化インジウム、硝酸インジウム、水酸化インジウム、酢酸インジウム、インジウムアセチルアセトナート、2−エチルヘキサンインジウム、インジウムイソプロポキシド、などが挙
げられ、スズ含有化合物としては、例えば塩化スズ、水酸化スズ、酢酸スズ、テトラブチルスズ、スズアセチルアセトナート、ジブチルスズジアセテート、2−エチルヘキサンス
ズ、オクチル酸スズ、スズエトキシド、スズイソプロポキシド、スズイソブトキシドなどが挙げられる。また溶媒としては、インジウム含有化合物及びスズ含有化合物を溶解できる液体であれば特に制限されないが、例えばエタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、メトキシエタノール、アセトン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、水、又はこれらの2種以上の組合せなどを用いることができる。
The raw material for forming the ITO film can be composed of an indium-containing compound, a tin-containing compound, and a solvent for dissolving them. Examples of indium-containing compounds include indium chloride, indium nitrate, indium hydroxide, indium acetate, indium acetylacetonate, 2-ethylhexaneindium, and indium isopropoxide. Examples of tin-containing compounds include tin chloride. , Tin hydroxide, tin acetate, tetrabutyltin, tin acetylacetonate, dibutyltin diacetate, 2-ethylhexanetin, tin octylate, tin ethoxide, tin isopropoxide, tin isobutoxide and the like. The solvent is not particularly limited as long as it is a liquid that can dissolve the indium-containing compound and the tin-containing compound. For example, ethanol, methanol, propanol, butanol, methoxyethanol, acetone, hexane, benzene, toluene, water, or these two Combinations of more than one species can be used.

また、このときの基板2の温度は、インジウム含有化合物及びスズ含有化合物を分解し酸化することが可能な温度であればよく、例えば200〜700℃とすればよい。   Moreover, the temperature of the board | substrate 2 at this time should just be a temperature which can decompose | disassemble and oxidize an indium containing compound and a tin containing compound, for example, should just be 200-700 degreeC.

続いて、図3(c)に示すように、第1導電部4の表面上に、第2金属酸化物からなる第2導電部6を形成する。このとき、第2導電部6の厚さが30nm以下となるようにする。第2導電部6も第1導電部4を形成する場合と同様、スプレー熱分解成膜法を用いて形成することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 3C, the second conductive portion 6 made of the second metal oxide is formed on the surface of the first conductive portion 4. At this time, the thickness of the second conductive portion 6 is set to 30 nm or less. Similarly to the case of forming the first conductive portion 4, the second conductive portion 6 can be formed using a spray pyrolysis film forming method.

スプレー熱分解成膜法は、基板2を加熱しながら、基板2の表面上にフッ素添加酸化スズ形成用原料(以下「FTO膜形成用原料」という)を噴霧するものである。これにより、FTO膜形成用原料を構成する材料が第1導電部4の表面上で分解される。このとき、真空等の特別な雰囲気を必要としない。こうして、第1導電部4の表面上に、フッ素添加酸化スズからなる第2導電部6が形成される。   In the spray pyrolysis film forming method, a fluorine-added tin oxide forming raw material (hereinafter referred to as “FTO film forming raw material”) is sprayed on the surface of the substrate 2 while heating the substrate 2. Thereby, the material constituting the raw material for forming the FTO film is decomposed on the surface of the first conductive portion 4. At this time, a special atmosphere such as a vacuum is not required. Thus, the second conductive portion 6 made of fluorine-added tin oxide is formed on the surface of the first conductive portion 4.

FTO膜形成用原料としては、フッ素含有化合物、スズ含有化合物及びこれらを溶解する溶媒によって構成することができる。フッ素含有化合物としては、例えばフッ化アンモニウム、フッ酸などが挙げられ、スズ含有化合物としては、例えば塩化スズ、水酸化スズ、酢酸スズ、テトラブチルスズ、スズアセチルアセトナート、ジブチルスズジアセテート、2−エチルヘキサンスズ、オクチル酸スズ、スズエトキシド、スズイソプロポキシド、スズイソブトキシドなどが挙げられる。また溶媒としては、フッ素含有化合物及びスズ含有化合物を溶解できる液体であれば特に制限されないが、例えばエタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、メトキシエタノール、水、又はこれらの2種以上の組合せなどを用いることができる。第2導電部6の形成はFTO膜用原料を繰り返し噴霧することにより行なうが、第2導電部6の厚さを30nm以下にするには、1回当たりの噴霧量または噴霧回数などを調整すればよい。   The raw material for forming the FTO film can be composed of a fluorine-containing compound, a tin-containing compound, and a solvent for dissolving them. Examples of the fluorine-containing compound include ammonium fluoride and hydrofluoric acid. Examples of the tin-containing compound include tin chloride, tin hydroxide, tin acetate, tetrabutyltin, tin acetylacetonate, dibutyltin diacetate, and 2-ethyl. Examples include hexane tin, tin octylate, tin ethoxide, tin isopropoxide, and tin isobutoxide. The solvent is not particularly limited as long as it is a liquid that can dissolve the fluorine-containing compound and the tin-containing compound. For example, ethanol, methanol, propanol, butanol, methoxyethanol, water, or a combination of two or more thereof may be used. Can do. The formation of the second conductive portion 6 is performed by repeatedly spraying the FTO film material. To reduce the thickness of the second conductive portion 6 to 30 nm or less, the amount of spray per spray or the number of sprays should be adjusted. That's fine.

また、このときの基板2の温度は、フッ素含有化合物及びスズ含有化合物を分解し酸化することが可能な温度であればよく、例えば200〜700℃とすればよい。   Moreover, the temperature of the board | substrate 2 at this time should just be a temperature which can decompose | disassemble and oxidize a fluorine-containing compound and a tin-containing compound, for example, should just be 200-700 degreeC.

こうして、図3(c)に示す電極10が得られる。   In this way, the electrode 10 shown in FIG. 3C is obtained.

また、電極10形成後に、還元処理を行なうことが好ましい場合がある。還元処理により、得られる電極10の電気抵抗率が低下したり、あるいは、電極10の第2導電部のイオン化ポテンシャルが大きくなる場合がある。具体的には、第1金属酸化物がスズ添加酸化インジウムで、第2金属酸化物がフッ素添加酸化スズの場合、電極の電気抵抗率が低下し、さらに、第2導電部のイオン化ポテンシャルが大きくなる。還元処理は、具体的には、還元雰囲気下で加熱することにより行なうことができる。還元雰囲気は、例えば、水素ガス、一酸化炭素ガス、窒素ガス、希ガス、またはこれらの混合ガスなどによって形成することができる。また、加熱温度は、例えば、100〜800℃とすればよい。   Further, it may be preferable to perform a reduction treatment after the electrode 10 is formed. Due to the reduction treatment, the electrical resistivity of the obtained electrode 10 may decrease, or the ionization potential of the second conductive portion of the electrode 10 may increase. Specifically, when the first metal oxide is tin-added indium oxide and the second metal oxide is fluorine-added tin oxide, the electrical resistivity of the electrode is reduced, and the ionization potential of the second conductive portion is large. Become. Specifically, the reduction treatment can be performed by heating in a reducing atmosphere. The reducing atmosphere can be formed by, for example, hydrogen gas, carbon monoxide gas, nitrogen gas, rare gas, or a mixed gas thereof. Moreover, what is necessary is just to let heating temperature be 100-800 degreeC, for example.

上記のようにして電極10を形成すると、電極10の第2導電部6のイオン化ポテンシャルを、基板2上にそれぞれ単独で配置する場合の第1導電部または第2導電部のイオン化ポテンシャルよりも十分に大きくすることができる。加えて、酸素イオンや活性酸素を用いたりイオンプレーティング法を用いたりする必要が無いので、製造コストを低下させることができる。即ち、電極10の導電部表面のイオン化ポテンシャルを低コストで十分に大きくすることができる。さらに、電極10の第2導電部6のイオン化ポテンシャルが大きくなる前記現象が、電極10の導電部の構成に起因しているため、電極10の使用環境に係らず、電極10の第2導電部6のイオン化ポテンシャルが高い状態のままで安定である。   When the electrode 10 is formed as described above, the ionization potential of the second conductive portion 6 of the electrode 10 is sufficiently higher than the ionization potential of the first conductive portion or the second conductive portion when each electrode is disposed on the substrate 2 alone. Can be large. In addition, since it is not necessary to use oxygen ions or active oxygen or use an ion plating method, the manufacturing cost can be reduced. That is, the ionization potential on the surface of the conductive portion of the electrode 10 can be sufficiently increased at low cost. Furthermore, since the phenomenon in which the ionization potential of the second conductive portion 6 of the electrode 10 increases is caused by the configuration of the conductive portion of the electrode 10, the second conductive portion of the electrode 10 regardless of the usage environment of the electrode 10. 6 is stable while the ionization potential remains high.

このような電極10は、第2導電部のイオン化ポテンシャルが十分に大きくなっているので、電極10の中でも、特に、必要な光の波長に対して透明である透明電極の場合は、例えば、有機EL素子の陽極としての透明電極や化合物太陽電池の透明電極に利用することができる。また、電極10は上記形成方法により低コストで製造できるため、有機EL素子や化合物太陽電池のコストを低下させることもできる。   Such an electrode 10 has a sufficiently large ionization potential of the second conductive part. Therefore, among the electrodes 10, in particular, in the case of a transparent electrode that is transparent with respect to a necessary light wavelength, for example, organic It can utilize for the transparent electrode as an anode of EL element, and the transparent electrode of a compound solar cell. Moreover, since the electrode 10 can be manufactured at low cost by the above forming method, the cost of the organic EL element and the compound solar cell can be reduced.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第2導電部6において、当該第2導電部6の厚さが30nm以下であり、且つ、第2導電部6が複数の島状部から構成されているが、第2導電部6は、当該第2導電部6の厚さが30nm以下であること、第2導電部が複数の島状部から構成されていることのいずれかの要件を満たしていればよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, in the second conductive portion 6, the thickness of the second conductive portion 6 is 30 nm or less and the second conductive portion 6 is composed of a plurality of island-shaped portions. The 2 conductive part 6 should just satisfy | fill either the requirements that the thickness of the said 2nd conductive part 6 is 30 nm or less, and the 2nd conductive part is comprised from the several island-shaped part.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明について更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these Examples at all.

(実施例1)
以下に示す手順により図1に示す電極10と同様の構成の電極を作製した。
Example 1
An electrode having the same configuration as that of the electrode 10 shown in FIG. 1 was produced by the following procedure.

まず、基板として可視光に対して透明なガラス基板(厚さ:約1mm、26mm×50mm)上に、スプレー熱分解成膜(Spray Pyrolysis Deposition)法を用いて、スズ添加酸化インジウム(以下「ITO」という)部及びフッ素添加酸化スズ(以下「FTO」という)部を成膜し、可視光に対して透明な導電部を形成した。なお、ガラス基板としては、コーニング製#7059ガラスの平板を用いた。   First, on a glass substrate transparent to visible light (thickness: about 1 mm, 26 mm × 50 mm) as a substrate, a spray-pyrolysis deposition method is used to form tin-added indium oxide (hereinafter “ITO”). And a fluorine-added tin oxide (hereinafter referred to as “FTO”) part to form a conductive part transparent to visible light. As a glass substrate, a Corning # 7059 glass flat plate was used.

このとき、ITO部及びFTO部は以下のようにして成膜した。   At this time, the ITO part and the FTO part were formed as follows.

ITO部を成膜する場合は、塩化インジウム、塩化スズ及びエタノールからなるITO膜用原料を用意した。ITO膜用原料は、インジウム原子ととスズ原子とがモル比で95:5となるようにし、エタノール中のインジウムとスズの合計モル数が0.1mol/Lとなるように調整した。そして、このITO膜用原料を、孔径約0.1mmのスプレーノズルを用いてガラス基板の表面上にスプレーした。このとき、ガラス基板の温度は320〜350℃に設定し、スプレーは間欠的に200回行なった。このとき、スプレー時間は0.2〜0.3秒とし、スプレー間隔は約5秒とした。こうしてガラス基板上に厚さ約400nmのITO膜を形成した。   When forming the ITO part, a raw material for ITO film made of indium chloride, tin chloride and ethanol was prepared. The raw material for the ITO film was adjusted so that the molar ratio of indium atoms and tin atoms was 95: 5, and the total number of moles of indium and tin in ethanol was 0.1 mol / L. Then, this ITO film material was sprayed onto the surface of the glass substrate using a spray nozzle having a hole diameter of about 0.1 mm. At this time, the temperature of the glass substrate was set to 320 to 350 ° C., and spraying was performed 200 times intermittently. At this time, the spray time was 0.2 to 0.3 seconds, and the spray interval was about 5 seconds. Thus, an ITO film having a thickness of about 400 nm was formed on the glass substrate.

FTO部を成膜する場合は、塩化スズ、フッ化アンモニウム、2M−塩酸及びエタノールからなるFTO膜用原料を用意した。FTO膜用原料は、フッ素原子とスズ原子とがモル比で1:2となるようにし、2M−塩酸とエタノールとが体積比で5:95となるようにし、エタノール及び2M−塩酸の混合溶媒中のスズのモル数が0.1mol/Lとなるように調整した。そして、このFTO膜用原料を、孔径0.1mmのスプレーノズルを用いてITO部の表面上にスプレーした。このとき、スプレーは間欠的に2回行なった。ガラス基板の温度、スプレー時間及びスプレー間隔はITO部を形成する場合と同様とした。こうしてITO部上に厚さ約6nmのFTO部を形成した。   When the FTO part was formed, an FTO film material consisting of tin chloride, ammonium fluoride, 2M-hydrochloric acid and ethanol was prepared. The raw material for the FTO film is such that the fluorine atom and the tin atom are in a molar ratio of 1: 2, and the volume ratio of 2M-hydrochloric acid and ethanol is 5:95, and a mixed solvent of ethanol and 2M-hydrochloric acid. It adjusted so that the number-of-moles of tin might become 0.1 mol / L. And this raw material for FTO films | membranes was sprayed on the surface of the ITO part using the spray nozzle with a hole diameter of 0.1 mm. At this time, spraying was performed twice intermittently. The temperature, spray time, and spray interval of the glass substrate were the same as in forming the ITO part. Thus, an FTO portion having a thickness of about 6 nm was formed on the ITO portion.

こうして基板上に積層導電部が形成された電極10を得た。   Thus, an electrode 10 having a laminated conductive portion formed on the substrate was obtained.

こうして得られた電極について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、倍率:10万倍、加速電圧:10kVの条件で観察した。観察結果を図4に示す。なお、図4は、SEMによる電極の表面形態を示す図である。   The electrode thus obtained was observed using a scanning electron microscope (SEM) under conditions of a magnification of 100,000 times and an acceleration voltage of 10 kV. The observation results are shown in FIG. FIG. 4 is a view showing the surface form of the electrode by SEM.

図4より本実施例に係る電極は、大きな粒子が密に接した組織を有する第1導電部上に、多数の島状で組織を有する第2導電部が接している形態を有していることが確認された。ここで、第2導電部の島状の粒子の平均粒径は約6nmであった。   As shown in FIG. 4, the electrode according to this example has a configuration in which a large number of island-shaped second conductive portions are in contact with a first conductive portion having a structure in which large particles are in close contact. It was confirmed. Here, the average particle diameter of the island-shaped particles of the second conductive portion was about 6 nm.

また、図示しない電極の断面のSEMによる形態観察によって、第2導電部の厚さと、前記表面形態から求まる第2導電部の島状粒子の平均粒径とがほぼ同じであることも確認された。このことから、第2導電部の厚さを6nmとした。なお、第1導電部の厚さは約400nmで、この数値は、電極の分光透過率の干渉パターンから求め、断面のSEMによる形態観察によってその確からしさを確認した。前記厚さに関する結果を表1に示す。表1において、第1導電部の各欄における括弧内の数値は、第1導電部の厚さを示しており、第2導電部の各欄における括弧内の数値は、第2導電部の厚さを示している(実施例2,4,5、参考例3,6及び比較例1〜6についても同様)。

Figure 0005018951
In addition, it was also confirmed by SEM morphology observation of the cross section of the electrode (not shown) that the thickness of the second conductive portion and the average particle diameter of the island-shaped particles of the second conductive portion determined from the surface morphology were almost the same. . For this reason, the thickness of the second conductive portion was set to 6 nm. The thickness of the first conductive portion was about 400 nm, and this value was obtained from the interference pattern of the spectral transmittance of the electrode, and the certainty was confirmed by morphological observation by SEM of the cross section. The results regarding the thickness are shown in Table 1. In Table 1, the numerical value in parentheses in each column of the first conductive part indicates the thickness of the first conductive part, and the numerical value in parenthesis in each column of the second conductive part is the thickness of the second conductive part. (The same applies to Examples 2 , 4 and 5, Reference Examples 3 and 6, and Comparative Examples 1 to 6).
Figure 0005018951

(実施例2)
FTO膜形成用原料のスプレー回数を5回としたこと以外は実施例1と同様にして電極を作製した。そして、得られた電極について、実施例と同様にして電極の表面形態を観察した。観察結果として、SEMによる電極の表面形態を示す図を図5に示す。
(Example 2)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of sprays of the FTO film forming raw material was set to 5. And about the obtained electrode, it carried out similarly to the Example, and observed the surface form of the electrode. As an observation result, FIG. 5 is a diagram showing the surface morphology of the electrode by SEM.

図5より、本実施例に係る電極は、大きな粒子が密に接した組織を有する第1導電部上に、多数の島状で組織を有する第2導電部が接している形態を有していることが確認された。ここで、第1導電部及び第2導電部の厚さを実施例1と同様にして測定した。厚さに関する結果を表1に示す。   From FIG. 5, the electrode according to the present embodiment has a form in which a large number of island-shaped second conductive portions are in contact with a first conductive portion having a structure in which large particles are in close contact. It was confirmed that Here, the thicknesses of the first conductive portion and the second conductive portion were measured in the same manner as in Example 1. The results regarding thickness are shown in Table 1.

参考例3)
FTO膜形成用原料のスプレー回数を10回としたこと以外は実施例1と同様にして電極を作製した。そして、得られた電極について、実施例と同様にして電極の表面形態を観察した。観察結果として、SEMによる電極の表面形態を示す図を図6に示す。
( Reference Example 3)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of sprays of the FTO film forming raw material was 10 times. And about the obtained electrode, it carried out similarly to the Example, and observed the surface form of the electrode. As an observation result, a diagram showing the surface morphology of the electrode by SEM is shown in FIG.

図6より、本参考例に係る電極は、大きな粒子が密に接した組織を有する第1導電部上に、多数の島状で組織を有する第2導電部が接している形態を有していることが確認された。ここで、第1導電部及び第2導電部の厚さを実施例1と同様にして測定した。厚さに関する結果を表1に示す。 From FIG. 6, the electrode according to this reference example has a form in which a large number of island-shaped second conductive portions are in contact with a first conductive portion having a structure in which large particles are in close contact. It was confirmed that Here, the thicknesses of the first conductive portion and the second conductive portion were measured in the same manner as in Example 1. The results regarding thickness are shown in Table 1.

(比較例1)
ITO膜のみを形成したこと以外は実施例1と同様にして電極を作製した。そして、得られた電極について、実施例と同様にして電極の表面形態を観察した。観察結果として、SEMによる電極の表面形態を示す図を図7に示す。ITO膜の厚さを実施例1と同様にして測定した。厚さに関する結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that only the ITO film was formed. And about the obtained electrode, it carried out similarly to the Example, and observed the surface form of the electrode. As an observation result, a diagram showing the surface morphology of the electrode by SEM is shown in FIG. The thickness of the ITO film was measured in the same manner as in Example 1. The results regarding thickness are shown in Table 1.

(比較例2)
FTO膜のみを形成したこと以外は実施例1と同様にして電極を作製した。そして、得られた電極について、実施例1と同様にしてFTO膜の厚さを測定した。厚さに関する結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that only the FTO film was formed. And about the obtained electrode, it carried out similarly to Example 1, and measured the thickness of the FTO film | membrane. The results regarding thickness are shown in Table 1.

(比較例3)
FTO膜形成用原料のスプレー回数を20回としたこと以外は実施例1と同様にして電極を作製した。そして、得られた電極について、実施例1と同様にして第1導電部及び第2導電部の厚さを測定した。厚さに関する結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
An electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of sprays of the FTO film forming raw material was 20 times. And about the obtained electrode, it carried out similarly to Example 1, and measured the thickness of the 1st conductive part and the 2nd conductive part. The results regarding thickness are shown in Table 1.

(実施例4)
実施例1と同じ電極を作製し、得られた電極に対し、水素ガスと窒素ガスとの混合ガス(水素ガス0.2%)の雰囲気中での、600℃、60分の熱処理による還元処理を施し、新たな電極を得た。そして、得られた電極について、実施例1と同様にして第1導電部及び第2導電部の厚さを測定した。厚さに関する結果を表1に示す。
Example 4
The same electrode as in Example 1 was produced, and the obtained electrode was reduced by heat treatment at 600 ° C. for 60 minutes in an atmosphere of a mixed gas of hydrogen gas and nitrogen gas (hydrogen gas 0.2%). And a new electrode was obtained. And about the obtained electrode, it carried out similarly to Example 1, and measured the thickness of the 1st conductive part and the 2nd conductive part. The results regarding thickness are shown in Table 1.

(実施例5)
実施例2と同じ電極を作製し、得られた電極に対し、実施例4と同様にして還元処理を施し、新たな電極を得た。そして、得られた電極について、実施例1と同様にして第1導電部及び第2導電部の厚さを測定した。厚さに関する結果を表1に示す。
(Example 5)
The same electrode as in Example 2 was produced, and the obtained electrode was subjected to reduction treatment in the same manner as in Example 4 to obtain a new electrode. And about the obtained electrode, it carried out similarly to Example 1, and measured the thickness of the 1st conductive part and the 2nd conductive part. The results regarding thickness are shown in Table 1.

参考例6)
参考例3と同じ電極を作製し、得られた電極に対し、実施例4と同様にして還元処理を施し、新たな電極を得た。そして、得られた電極について、実施例1と同様にして第1導電部及び第2導電部の厚さを測定した。厚さに関する結果を表1に示す。
( Reference Example 6)
The same electrode as in Reference Example 3 was produced, and the obtained electrode was subjected to a reduction treatment in the same manner as in Example 4 to obtain a new electrode. And about the obtained electrode, it carried out similarly to Example 1, and measured the thickness of the 1st conductive part and the 2nd conductive part. The results regarding thickness are shown in Table 1.

(比較例4)
比較例1と同じ電極を作製し、得られた電極に対し、実施例4と同様にして還元処理を施し、新たな電極を得た。そして、得られた電極について、実施例1と同様にしてITO膜の厚さを測定した。厚さに関する結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
The same electrode as Comparative Example 1 was produced, and the obtained electrode was subjected to reduction treatment in the same manner as in Example 4 to obtain a new electrode. And about the obtained electrode, it carried out similarly to Example 1, and measured the thickness of the ITO film | membrane. The results regarding thickness are shown in Table 1.

(比較例5)
比較例2と同じ電極を作製し、得られた電極に対し、実施例4と同様にして還元処理を施し、新たな電極を得た。そして、得られた電極について、実施例1と同様にしてFTO膜の厚さを測定した。厚さに関する結果を表1に示す。
(Comparative Example 5)
The same electrode as Comparative Example 2 was produced, and the obtained electrode was subjected to reduction treatment in the same manner as in Example 4 to obtain a new electrode. And about the obtained electrode, it carried out similarly to Example 1, and measured the thickness of the FTO film | membrane. The results regarding thickness are shown in Table 1.

(比較例6)
比較例3と同じ電極を作製し、得られた電極に対し、実施例4と同様にして還元処理を施し、新たな電極を得た。そして、得られた電極について、実施例1と同様にして第1導電部及び第2導電部の厚さを測定した。厚さに関する結果を表1に示す。
(Comparative Example 6)
The same electrode as Comparative Example 3 was produced, and the obtained electrode was subjected to reduction treatment in the same manner as in Example 4 to obtain a new electrode. And about the obtained electrode, it carried out similarly to Example 1, and measured the thickness of the 1st conductive part and the 2nd conductive part. The results regarding thickness are shown in Table 1.

(電極の導電部表面のイオン化ポテンシャルの測定)
実施例1,2,4,5、参考例3,6及び比較例1〜6で得られた電極について、導電部表面のイオン化ポテンシャルを、光電子分光装置を用い、測定した。結果を表1に示す。
(Measurement of ionization potential on the surface of the conductive part of the electrode)
For the electrodes obtained in Examples 1 , 2, 4, 5, Reference Examples 3 and 6, and Comparative Examples 1 to 6, the ionization potential on the surface of the conductive part was measured using a photoelectron spectrometer. The results are shown in Table 1.

表1において、実施例1,2及び参考例3で得られた電極は、比較例1で得られた第1金属酸化物であるITOのみからなる単独膜の導電部のイオン化ポテンシャル、及び、比較例2で得られた第2金属酸化物であるFTOのみからなる単独膜の導電部の仕事関数よりも、十分に大きなイオン化ポテンシャルを持つ。比較例3で得られた電極は、第2導電部の厚さが本発明の構成と異なるため、十分に大きなイオン化ポテンシャルを持たない。即ち、実施例1,2で得られた電極は、導電部の構成を本発明の構成とすることにより、導電部の表面のイオン化ポテンシャルを、低コストで十分に大きくすることができる。 In Table 1, the electrodes obtained in Examples 1 and 2 and Reference Example 3 are the ionization potential of the conductive part of a single film made only of ITO, which is the first metal oxide obtained in Comparative Example 1, and the comparison. The ionization potential is sufficiently larger than the work function of the conductive portion of the single film made only of FTO, which is the second metal oxide obtained in Example 2. The electrode obtained in Comparative Example 3 does not have a sufficiently large ionization potential because the thickness of the second conductive portion is different from that of the present invention. That is, the electrodes obtained in Examples 1 and 2 can sufficiently increase the ionization potential on the surface of the conductive portion at a low cost by adopting the configuration of the conductive portion of the present invention.

表1において、実施例4,5及び参考例6で得られた電極は、還元処理により、実施例1,2及び参考例3で得られた電極の導電部のイオン化ポテンシャルよりも、大きなイオン化ポテンシャルを持つ。 In Table 1, the electrodes obtained in Examples 4 and 5 and Reference Example 6 were subjected to reduction treatment , and the ionization potential was larger than the ionization potential of the conductive part of the electrodes obtained in Examples 1 and 2 and Reference Example 3. have.

また、表1において、実施例4,5及び参考例6で得られた電極は、比較例4で得られた第1金属酸化物であるITOのみからなる単独膜の導電部のイオン化ポテンシャル、及び、比較例5で得られた第2金属酸化物であるFTOのみからなる単独膜の導電部のイオン化ポテンシャルよりも、十分に大きなイオン化ポテンシャルを持つ。比較例6で得られた電極は、第2導電部の厚さが本発明の構成と異なるため、十分に大きなイオン化ポテンシャルを持たない。即ち、実施例4,5で得られた電極は、導電部の構成を本発明の構成とすることにより、導電部の表面のイオン化ポテンシャルを、低コストで十分に大きくすることができる。 Further, in Table 1, the electrodes obtained in Examples 4 and 5 and Reference Example 6 are ionization potentials of conductive parts of a single film made only of ITO, which is the first metal oxide obtained in Comparative Example 4, and The ionization potential is sufficiently larger than the ionization potential of the conductive portion of the single film made only of FTO, which is the second metal oxide obtained in Comparative Example 5. The electrode obtained in Comparative Example 6 does not have a sufficiently large ionization potential because the thickness of the second conductive portion is different from that of the present invention. That is, in the electrodes obtained in Examples 4 and 5 , the ionization potential on the surface of the conductive part can be sufficiently increased at low cost by adopting the structure of the conductive part according to the present invention.

(酸化処理後のイオン化ポテンシャルの測定)
実施例1,2,4,5、参考例3,6及び比較例1〜6で得られた電極に対し、大気中での、450℃、60分の熱処理による酸化処理を施した。これらの電極について、導電部表面のイオン化ポテンシャルを、酸化処理前と同様に光電子分光装置を用い、測定した。結果を表2に示す。

Figure 0005018951
(Measurement of ionization potential after oxidation treatment)
The electrodes obtained in Examples 1 , 2, 4, 5, Reference Examples 3 and 6, and Comparative Examples 1 to 6 were subjected to an oxidation treatment by heat treatment at 450 ° C. for 60 minutes in the air. For these electrodes, the ionization potential on the surface of the conductive portion was measured using a photoelectron spectrometer as in the case before the oxidation treatment. The results are shown in Table 2.
Figure 0005018951

表2から分かるように、酸化処理後においても、実施例1,2及び参考例3の電極は、比較例1の第1金属酸化物であるITOのみからなる単独膜の導電部のイオン化ポテンシャル、及び、比較例2の第2金属酸化物であるFTOのみからなる単独膜の導電部のイオン化ポテンシャルよりも、十分に大きなイオン化ポテンシャルを持つ。比較例3の電極は、第2導電部の厚さが本発明の構成と異なるため、十分に大きなイオン化ポテンシャルを持たない。即ち、施例1,2の電極の導電部表面のイオン化ポテンシャルは、導電部の構成を本発明の構成とすることにより、酸化処理後においても、十分に大きく、安定である。 As can be seen from Table 2, even after the oxidation treatment, the electrodes of Examples 1 and 2 and Reference Example 3 have the ionization potential of the conductive part of the single film made only of ITO which is the first metal oxide of Comparative Example 1, And it has an ionization potential sufficiently larger than the ionization potential of the conductive part of the single film made only of FTO which is the second metal oxide of Comparative Example 2. The electrode of Comparative Example 3 does not have a sufficiently large ionization potential because the thickness of the second conductive portion is different from that of the present invention. That is, the ionization potential on the surface of the conductive part of the electrodes of Examples 1 and 2 is sufficiently large and stable even after the oxidation treatment by adopting the structure of the conductive part according to the present invention.

また、表2から分かるように、酸化処理後においても、実施例4,5及び参考例6の電極は、比較例4の第1金属酸化物であるITOのみからなる単独膜の導電部のイオン化ポテンシャル、及び、比較例5の第2金属酸化物であるFTOのみからなる単独膜の導電部のイオン化ポテンシャルよりも、十分に大きなイオン化ポテンシャルを持つ。比較例6の電極は、第2導電部の厚さが本発明の構成と異なるため、十分に大きなイオン化ポテンシャルを持たない。即ち、実施例4,5の電極の導電部表面のイオン化ポテンシャルは、導電部の構成を本発明の構成とすることにより、酸化処理後においても、十分に大きく、安定である。 Further, as can be seen from Table 2, even after the oxidation treatment, the electrodes of Examples 4 and 5 and Reference Example 6 are ionized in the conductive part of a single film made only of ITO which is the first metal oxide of Comparative Example 4. The ionization potential is sufficiently larger than the potential and the ionization potential of the conductive portion of the single film made of only FTO which is the second metal oxide of Comparative Example 5. The electrode of Comparative Example 6 does not have a sufficiently large ionization potential because the thickness of the second conductive portion is different from that of the present invention. That is, the ionization potential on the surface of the conductive part of the electrodes of Examples 4 and 5 is sufficiently large and stable even after the oxidation treatment by adopting the structure of the conductive part according to the present invention.

以上の実施例1,2,4,5、参考例3,6及び比較例1〜6の結果より、本発明の電極によれば、基板上に、第1金属酸化物を含む第1導電部と、前記第1導電部の上の、第1金属酸化物と異なる第2金属酸化物を含む第2導電部と、前記第2導電部の厚さが15nm以下であるという構成で、あるいはまた、基板上に、第1金属酸化物を含む第1導電部と、前記第1導電部の上の、第1金属酸化物と異なる第2金属酸化物を含む第2導電部と、前記第2導電部が複数の島状部からなるという構成で、基板上にそれぞれ単独で、第1導電部を構成する第1金属酸化物の膜、又は、第2導電部を構成する第2金属酸化物の膜、を形成した場合の導電部表面のイオン化ポテンシャルよりも十分に大きくすることができることを確認できた。さらに、本発明の電極によれば、還元処理や酸化処理等によっても、その導電部表面のイオン化ポテンシャルを十分に大きいまま維持でき、電極のイオン化ポテンシャルは高い状態で安定化されていることも確認できた。 From the results of Examples 1 , 2, 4, 5, Reference Examples 3 and 6 and Comparative Examples 1 to 6, according to the electrode of the present invention, the first conductive part containing the first metal oxide on the substrate is used. A second conductive part including a second metal oxide different from the first metal oxide on the first conductive part, and a thickness of the second conductive part being 15 nm or less, or A first conductive part including a first metal oxide on the substrate; a second conductive part including a second metal oxide different from the first metal oxide on the first conductive part; A structure in which the two conductive portions are formed of a plurality of island-shaped portions, and each of the first metal oxide film constituting the first conductive portion or the second metal oxide constituting the second conductive portion independently on the substrate. It was confirmed that the ionization potential on the surface of the conductive portion when the material film was formed can be made sufficiently larger. Furthermore, according to the electrode of the present invention, it is confirmed that the ionization potential on the surface of the conductive portion can be maintained sufficiently large even by reduction treatment or oxidation treatment, and that the ionization potential of the electrode is stabilized in a high state. did it.

本発明の効果が生じる理由、即ち、第1金属酸化物を含む第1導電部と、前記第1導電部の上の、第1金属酸化物と異なる第2金属酸化物を含む第2導電部と、前記第2導電部の厚さが15nm以下であるという構成、あるいは、基板上に、第1金属酸化物を含む第1導電部と、前記第1導電部の上の、第1金属酸化物と異なる第2金属酸化物を含む第2導電部と、前記第2導電部が複数の島状部からなるという構成の電極の導電部表面のイオン化ポテンシャルが、基板上にそれぞれ単独で、第1導電部を構成する第1金属酸化物の膜、又は、第2導電部を構成する第2金属酸化物の膜、を形成した場合の導電部表面のイオン化ポテンシャルよりも大きくなるという効果が生じる理由を次の様に考えた。 The reason why the effect of the present invention occurs, that is, a first conductive part including a first metal oxide and a second conductive part including a second metal oxide different from the first metal oxide on the first conductive part. The thickness of the second conductive portion is 15 nm or less, or the first conductive portion containing the first metal oxide on the substrate and the first metal on the first conductive portion The ionization potential on the surface of the conductive portion of the electrode having a configuration in which the second conductive portion including a second metal oxide different from the oxide and the second conductive portion is composed of a plurality of island-shaped portions is independently on the substrate, The effect is that the ionization potential of the surface of the conductive part when the first metal oxide film constituting the first conductive part or the second metal oxide film constituting the second conductive part is formed is larger. The reason for this was considered as follows.

前記効果が生じる理由を、2重ショットキー障壁バンドモデルのような、界面順位を多く持つ、アイソタイプヘテロ接合バンドモデルを用いて説明できると考えた。ここでアイソタイプとは、接合面で接する両側の物質の電気伝導を司る主要キャリアが、両方の物質とも同じであることを意味する。即ち、主要キャリアが、両方の物質とも、電子である場合又は正孔である場合を意味する。   It was considered that the reason why the effect occurs can be explained by using an isotype heterojunction band model having many interface orders such as a double Schottky barrier band model. Here, the isotype means that the main carrier responsible for the electrical conduction of the substances on both sides in contact with the joint surface is the same for both substances. In other words, it means that the main carrier is an electron or a hole in both substances.

上記モデルを用いて効果が生じる理由を具体的に説明するにあたり、本願明細書の「発明を実施するための最良の形態」で示した、第1金属酸化物をスズ添加酸化インジウム(ITO)、第2金属酸化物をフッ素添加酸化スズ(FTO)とする場合を考える。ここで、ITO及びFTOは双方とも、主要キャリアが電子のn型半導体である。ただし、実際には、以下に説明する現象は、第1金属酸化物がITO、第2金属酸化物がFTOに限定されるものではなく、第1金属酸化物及び第2金属酸化物は、それぞれ以下の説明の中にある特性を持つ金属酸化物であればよい。   In concretely explaining the reason why the effect is produced using the above model, the first metal oxide shown in “Best Mode for Carrying Out the Invention” in this specification is tin-doped indium oxide (ITO), Consider the case where the second metal oxide is fluorine-added tin oxide (FTO). Here, both ITO and FTO are n-type semiconductors whose main carriers are electrons. However, actually, the phenomenon described below is not limited to the first metal oxide being ITO and the second metal oxide being FTO. The first metal oxide and the second metal oxide are respectively Any metal oxide having the characteristics described below may be used.

比較例1のITO単独膜及び比較例2のFTO単独膜は、それぞれ高いキャリア密度を持つ。東陽テクニカ製ResiTest8300を用いたホール効果を利用した4探針法による測定では、ITO単独膜及びFTO単独膜のキャリア濃度は、それぞれ4.7×1020cm−3及び3.0×1020cm−3であった。このようにキャリア濃度が1×1020cm−3以上と高い場合には、ITO単独膜及びFTO単独膜のフェルミ準位は伝導帯の中にあると考えられる。それゆえ、ITO単独膜及びFTO単独膜のフェルミ準位は、それぞれの伝導帯占有電子の最大準位と一致する。 The ITO single film of Comparative Example 1 and the FTO single film of Comparative Example 2 each have a high carrier density. In the measurement by the four-probe method using the Hall effect using ReyoTest 8300 manufactured by Toyo Technica, the carrier concentrations of the ITO single film and the FTO single film are 4.7 × 10 20 cm −3 and 3.0 × 10 20 cm, respectively. -3 . Thus, when the carrier concentration is as high as 1 × 10 20 cm −3 or more, it is considered that the Fermi level of the ITO single film and the FTO single film is in the conduction band. Therefore, the Fermi levels of the ITO single film and the FTO single film coincide with the maximum levels of the conduction band occupied electrons.

次に、ITOとFTOとが接合した複合体について考える。ITOとFTOは接合面で結晶学的な整合が取れていないので、ITOとFTOの接合界面には、多くの界面準位が存在する。これらの界面準位は、電子を捕獲する。   Next, consider a composite in which ITO and FTO are joined. Since ITO and FTO are not crystallographically matched at the joint surface, there are many interface states at the joint interface between ITO and FTO. These interface states capture electrons.

FTOの厚さあるいは粒径が6nmの場合、即ち、実施例1あるいは実施例4の場合、FTOの伝導帯中の電子数は本質的に極端に少ないため、接合形成によって、FTOの伝導帯中の電子はすべて界面準位に捕獲され枯渇すると考えられる。このため、多数の界面準位は、ITOの伝導帯中の電子を捕獲することになる。これにより、ITOの伝導帯中の電子数は大きく減少するため、複合体の接合面近傍のフェルミ準位は低くなり、結果的に、ITO単独膜及びFTO単独膜のフェルミ準位より小さくなると考えられる。本発明の電極の場合、複合体のイオン化ポテンシャルとして、複合体のフェルミ準位を測定していることになるので、フェルミ準位が低くなれば、イオン化ポテンシャルは大きくなる。よって、実施例1または実施例4のイオン化ポテンシャルは大きくなる。効果を生じるこのような現象が、実施例1あるいは実施例4の電極に起こり、高いイオン化ポテンシャルが発現していると考えられる。   When the thickness or particle size of the FTO is 6 nm, that is, in the case of Example 1 or Example 4, the number of electrons in the conduction band of the FTO is essentially extremely small. It is thought that all of the electrons are trapped at the interface state and depleted. For this reason, many interface states capture electrons in the conduction band of ITO. As a result, the number of electrons in the conduction band of ITO is greatly reduced, so the Fermi level in the vicinity of the joint surface of the composite is lowered, and as a result, it is considered to be smaller than the Fermi level of the ITO single film and the FTO single film. It is done. In the case of the electrode of the present invention, since the Fermi level of the composite is measured as the ionization potential of the composite, the ionization potential increases as the Fermi level decreases. Therefore, the ionization potential of Example 1 or Example 4 is increased. Such a phenomenon that produces an effect occurs in the electrode of Example 1 or Example 4 and is considered to exhibit a high ionization potential.

FTOの厚さあるいは粒径が15あるいは30nmと大きくなった場合、即ち、実施例2または参考例3あるいは実施例5または参考例6の場合、FTOの伝導帯中の電子数は本質的に増加し、接合形成によっても、FTOの伝導帯中の電子の多くは界面準位に捕獲されても枯渇はしないと考えられる。この場合、界面準位に捕獲されるITOの伝導帯中の電子数は相対的に減少すると考えられる。これにより、ITOの伝導体中の電子数はそれ程減少しないため、複合体の接合面近傍のフェルミ準位の低下は、ITO単独膜及びFTO単独膜のフェルミ準位より小さくなるが、6nmの場合ほど大きな低下とはならないと考えられる。よって、実施例2または参考例3あるいは実施例5または参考例6のイオン化ポテンシャルは大きくなるが、その大きさは実施例1または実施例4ほど大きいものにはならないことになる。 When the thickness or particle size of the FTO increases to 15 or 30 nm, that is, in the case of Example 2 or Reference Example 3 or Example 5 or Reference Example 6, the number of electrons in the conduction band of the FTO essentially increases. However, even when the junction is formed, it is considered that many electrons in the conduction band of the FTO are not depleted even if they are captured by the interface state. In this case, it is considered that the number of electrons in the conduction band of ITO trapped in the interface state relatively decreases. As a result, the number of electrons in the ITO conductor does not decrease so much, so the decrease in Fermi level in the vicinity of the joint surface of the composite is smaller than the Fermi level of the ITO single film and FTO single film. It is thought that it will not be so large. Therefore, although the ionization potential of Example 2 or Reference Example 3 or Example 5 or Reference Example 6 is large, the magnitude is not as large as that of Example 1 or Example 4.

FTOの厚さあるいは粒径がさらに大きくなり60nmの場合、即ち、比較例3または比較例6の場合、FTOの伝導帯中の電子数は多くなり、且つ、表1または表2にあるように、単独のFTOのイオン化ポテンシャルの方が単独のITOのイオン化ポテンシャルよりも小さいため、言い換えれば、単独のFTOのフェルミ準位の方が単独のITOのフェルミ準位より高いため、界面準位に捕獲される電子は、FTOの伝導帯中の電子に起因するものである考えられる。この場合、複合体の接合面近傍のフェルミ準位は、単独のITOのフェルミ準位と単独のFTOのフェルミ準位の間になると考えられる。よって、比較例3または比較例6のイオン化ポテンシャルは、ITO単独膜のイオン化ポテンシャル、即ち、比較例1または比較例4のイオン化ポテンシャルより大きくならない。   When the thickness or particle size of the FTO is further increased to 60 nm, that is, in the case of Comparative Example 3 or Comparative Example 6, the number of electrons in the conduction band of the FTO increases and as shown in Table 1 or Table 2. Because the ionization potential of a single FTO is smaller than the ionization potential of a single ITO, in other words, the Fermi level of a single FTO is higher than the Fermi level of a single ITO, so it is trapped at the interface level. The electrons that are generated are thought to be due to electrons in the conduction band of the FTO. In this case, the Fermi level in the vicinity of the joint surface of the composite is considered to be between the Fermi level of a single ITO and the Fermi level of a single FTO. Therefore, the ionization potential of Comparative Example 3 or Comparative Example 6 does not become larger than the ionization potential of the ITO single film, that is, the ionization potential of Comparative Example 1 or Comparative Example 4.

以上のようにして、本現象は考えることができるため、第1金属酸化物がITO、第2金属酸化物がFTOに限定されるものではない。   Since this phenomenon can be considered as described above, the first metal oxide is not limited to ITO, and the second metal oxide is not limited to FTO.

2…基板、4…第1導電部、6…第2導電部、10…電極。 2 ... substrate, 4 ... first conductive part, 6 ... second conductive part, 10 ... electrode.

Claims (5)

基板と、
前記基板上に配置され、第1金属酸化物で構成される第1導電部と、
前記第1導電部上に配置され、前記第1金属酸化物と異なる第2金属酸化物で構成される第2導電部とを備える電極であって、
前記第1金属酸化物と前記第2金属酸化物が同時に双方とも、n型半導体またはp型半導体であり、
且つ、前記第2導電部の厚さが15nm以下であり、
前記第1金属酸化物がスズ添加酸化インジウムであり、前記第2金属酸化物がフッ素添加酸化スズであることを特徴とする電極。
A substrate,
A first conductive part disposed on the substrate and made of a first metal oxide;
An electrode comprising a second conductive part disposed on the first conductive part and made of a second metal oxide different from the first metal oxide,
The first metal oxide and the second metal oxide are both n-type semiconductor or p-type semiconductor at the same time;
And the second conductive portion has a thickness of 15 nm or less,
The electrode, wherein the first metal oxide is tin-added indium oxide, and the second metal oxide is fluorine-added tin oxide.
前記第1金属酸化物が可視光に対して透光性を持つことを特徴とする請求項1に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the first metal oxide has a light-transmitting property with respect to visible light. 前記第2金属酸化物が可視光に対して透光性を持つことを特徴とする請求項1又は2に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the second metal oxide has a light-transmitting property with respect to visible light. 前記第1金属酸化物単独または前記第2金属酸化物単独で構成される膜の室温でのキャリア濃度が1×1019cm−3以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電極。 4. The carrier concentration at room temperature of the film composed of the first metal oxide alone or the second metal oxide alone is 1 × 10 19 cm −3 or more, 4. The electrode according to one item. 前記第1導電部及び前記第2導電部はいずれも、スプレー熱分解成膜法によって形成されたものであることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の電極。 Wherein both the first conductive portion and the second conductive portion, the electrode according to any one of claims 1 to 4, characterized in that one formed by a spray pyrolysis deposition method.
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