[发明专利]氧化物烧结体、使用其的溅射靶及氧化物膜

说明书

技术领域

本发明涉及氧化物烧结体、使用其的溅射靶及氧化物膜。

背景技术

将由CuInSe₂膜(以下，有时称为CIS膜)、Cu(In，Ga)Se₂膜(以下，有时称为CIGS膜)、Cu(Zn，Sn)S(或Cu(Zn，Sn)Se)(以下，有时称为CZTS膜)等Ib族元素、IIIb族元素及VIb族元素构成的化合物半p型半导体薄膜用于光吸收层的化合物半导体系的薄膜太阳能电池(以下，有时将使用上述例示的化合物半导体薄膜的太阳能电池，分别称为CIS、CIGS、CZTS太阳能电池)，显示出高的能量转换效率，不会因外部环境而使转换效率劣化，因此受到极大关注。

但是，为了降低发电成本必须提高转换效率。作为对提高转换效率有效的途径之一，控制p型半导体薄膜层和n型半导体层界面的电子状态是公知的。

例如，专利文献1中提出了一种使用在n型半导体层中添加了碱土金属元素的膜的薄膜太阳能电池。在此，作为其方法例示有采用溅射法的方法，但就该溅射法而言，完全没有公开溅射靶所使用的烧结体的物性或制造方法。已知溅射法中，溅射特性根据用作溅射靶的烧结体的物性而大幅度变化，且会因异常放电或颗粒的产生而对基板产生损伤，这会使如太阳能电池那样的器件特性显著劣化，因此必须精密地进行控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2003-197935号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种溅射靶用氧化物烧结体，其能够向化合物薄膜太阳能电池的n型半导体层至p型半导体层表面添加特定元素。

用于解决课题的技术方案

鉴于这种背景，本发明者进行了努力研究，结果发现，在p型化合物半导体膜上制膜n型半导体膜时，通过溅射而将特定元素添加至n型半导体层中，会产生下述现象：接合状态得到改善且光照射时产生的载流子的寿命提高等，可以提高转换效率，直至完成了本发明。

即，本发明提供一种具有以下特征的氧化物烧结体、使用其的溅射靶、及氧化物膜。

(1)一种氧化物烧结体，含有锌(Zn)和至少一种电离电位Ip为4.5eV≤Ip≤8.0eV、且原子半径d为以下的元素X(但仅添加Mg的情况除外)，并且，所述氧化物烧结体具有0.0001≤X/(Zn+X)≤0.20的组成比，烧结密度为95％以上。

(2)如上述(1)所述的氧化物烧结体，其中，元素X为选自Li、Mg、Ca、Sc、Ti、Sr、Y、Zr、Nb、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Ho、Hf、Ta、W、及Bi中的至少一种元素(但仅添加Mg的情况除外)。

(3)如上述(1)或(2)所述的氧化物烧结体，其中，以下述组成比(原子比)含有锌(Zn)、镁(Mg)和元素X(X为选自Li、Ca、Sc、Ti、Sr、Y、Zr、Nb、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Ho、Hf、Ta、W、及Bi中的至少一种元素)。

0.0001≤X/(Zn+Mg+X)≤0.01

0.0002≤(Mg+X)/(Zn+Mg+X)≤0.20

(4)如上述(1)或(2)所述的氧化物烧结体，其中，以下述组成比(原子比)含有锌(Zn)、镁(Mg)和元素X(X为选自Sc、Ti、Y、Zr、Nb、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Ho、Hf、Ta、W、及Bi中的至少一种元素)。

0.0001≤X/(Zn+Mg+X)≤0.01

0.0002≤(Mg+X)/(Zn+Mg+X)≤0.20

(5)如上述(1)或(2)所述的氧化物烧结体，其中，以下述组成比(原子比)含有锌(Zn)、镁(Mg)和元素X(X为选自La、Ce、Nd、Sm、Eu、及Ho中的至少一种元素)。

0.0001≤X/(Zn+Mg+X)≤0.01

0.0002≤(Mg+X)/(Zn+Mg+X)≤0.20

(6)一种溅射靶，其使用上述(1)～(5)中任一项所述的烧结体。

(7)一种氧化物薄膜，其使用上述(6)所述的溅射靶而制得。

(8)一种光电转换元件，其为具有作为p型半导体的光吸收层和n型半导体层的太阳能电池，n型半导体层为上述(7)所述的氧化物薄膜。

(9)(8)所述光电转换元件的制造方法，该方法包括：使用上述(6)所述的烧结体作为溅射靶，对n型半导体层进行制膜。

发明的效果