[发明专利]单晶氧化镁及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在使用电子束蒸镀法、离子电镀法等真空蒸镀法制造例如等离子体显示板(以下，称为“PDP”)用保护膜时被用作蒸镀源的单晶氧化镁(MgO)，以及用于得到用于形成例如氧化物超导体薄膜的单晶MgO基板的单晶MgO及其制造方法。

背景技术

利用了放电发光现象的PDP，其作为易大型化的平面显示器的开发正在进行。透明电极被玻璃电介质覆盖着的结构的AC型PDP，为防止由于离子冲击的溅射而导致的电介质表面变质、放电电压升高，通常在该电介质上形成保护膜。该保护膜要求具有低的放电电压、耐溅射性优异。

作为满足所述要求的保护膜，一直以来使用MgO膜。MgO膜是耐溅射性优异且二次电子发射系数大的绝缘体，因此可降低放电起始电压，有助于延长PDP的寿命。

现在，通常通过电子束蒸镀法、离子电镀法等真空蒸镀法，使MgO蒸镀材料在电介质上形成MgO膜。作为MgO蒸镀材料，一直使用高纯度MgO多晶的烧结体、破碎单晶得到的物质等。

MgO多晶烧结体成膜速度慢，且成膜时易发生蒸镀材料的飞溅(splash)，因此难得到均匀的保护膜。于是，提出了如下方案：通过使用高纯度且高密度、平均晶体粒径控制在特定范围内的MgO多晶的烧结颗粒作为蒸镀材料，或者通过使用高纯度且高密度、碳的含量控制在特定量以下的MgO多晶的烧结颗粒作为蒸镀材料，从而降低蒸镀时飞溅的发生，得到均匀的保护膜(专利文献1、专利文献2)。

进而，提出了一种方案：通过限定由MgO多晶烧结体形成的蒸镀材料的体积、表面粗糙度，从而增加被电子束照射的区域的蒸镀材料的实际上的表面积，提高成膜速度(专利文献3、专利文献4及专利文献5)。此外还提出：通过在MgO多晶烧结体中分散特定量的碱土金属类金属氧化物，提高成膜速度(专利文献6)。

然而，按上述方法进行改良而得到的MgO多晶烧结体，虽然在蒸镀时成膜速度的提高、抑制飞溅发生方面可见一定的效果，但还很难说是达到满足程度的保护膜。并且，多晶烧结体的晶界原本就晶格变形集中，露出于蒸镀材料表面的晶界浓度容易产生不均匀，因此，还存在MgO的蒸发量容易变化的根本的问题。

另一方面，作为用于得到单晶MgO蒸镀材料的生产率优异的方法，一直采用利用旋转刃的冲击力破碎单晶MgO的方法。破碎单晶MgO而得到的蒸镀材料，成膜速度比较快，可得到良好的保护膜。然而，应用此种破碎方法所制造的单晶MgO蒸镀材料，其形状是不定形的，由于这些等原因而会发生飞溅。因此，尤其是在大型基板上成膜时，存在难以获得具有均匀膜质的保护膜的问题。

因此，根据成膜装置和成膜条件，使MgO的粒度最优化，从而谋求成膜速度和飞溅发生频率的平衡，兼顾生产率和膜质的提高。像这样，将粒度最优化而得到的单晶MgO，虽然可以提高成膜速度，但不能充分抑制飞溅的发生，从最终获得的MgO膜的均质性看来，还不能完全满足要求。

进而提出了一种MgO蒸镀材料，其通过对在单晶MgO中所含的氧化钙(CaO)量和二氧化硅(SiO₂)量、以及两者的比例进行限定，从而提高耐水性(专利文献7)。但是，使用该蒸镀材料时尽管可看到到达真空时间的缩短效果，但难以得到均质且膜质良好的保护膜。

另一方面，单晶MgO不仅作为蒸镀材料，而且由于与氧化物超导体的晶格相容性好，而且热膨胀率一致，因此其作为用于形成这些氧化物超导体薄膜的基板而受到重用。特别是由于介电常数低、高频时的介电损耗小，因而作为用于高频装置的氧化物超导薄膜用的基板而备受瞩目。

对于上述的氧化物超导体用的单晶MgO基板，提出了得到大尺寸的单晶的方法(专利文献8、专利文献9)、得到结晶性良好的单晶的方法(专利文献10)、改善基板的表面性状的方法(专利文献11、专利文献12、专利文献13)等许多改善方法，但存在未必能得到满意程度的氧化物超导体薄膜的问题。

专利文献1：日本特开平10-297956号公报

专利文献2：日本特开2000-63171号公报

专利文献3：日本特开2004-43955号公报

专利文献4：日本特开2004-43956号公报

专利文献5：日本特开2004-84016号公报

专利文献6：日本特开2000-290062号公报

专利文献7：日本特开2000-103614号公报

专利文献8：日本特开平02-263794号公报

专利文献9：日本特开平05-170430号公报