[发明专利]金属氧化物的制法、形成用该金属氧化物的金属氧化物薄膜用靶子材料及其制法、以及金属氧化物薄膜的制法

说明书

用靶子材料及其制法、以及金属氧化物薄膜的制法

本发明涉及一种组成的控制性良好的金属氧化物的制法、通过激光沉积法能高效制造适当组成的金属氧化物薄膜的靶子材料及该靶子材料的制法、以及用该靶子材料形成所述金属金属氧化物薄膜的方法。

作为制造金属氧化物最常采用的方法是把碳酸盐或氧化物等固相原料按所要求的金属氧化物组成比进行混合，通过焙烧得到金属氧化物的固相法。但是，由于这种方法是混合固相物并进行焙烧的方法，因此若从微观角度看，则很自然是不均匀相，特别是在合成要求原料物质高度均匀性的多组分氧化物中，不可避免生成不同相造成的组成偏差。为了得到均匀的原料物质，需要从最初原料在均匀的状态下进行合成。作为这样的方法，有颇为人们瞩目的液相法，该方法是以溶胶-凝胶法及其沉淀法为代表的化学方法。

但是，这些液相法，即使最初溶液是均匀的，可是由于金属化合物的种类不同，水解速度及溶度积等也不同，因此在其后的水解、中和或生成沉淀等的过程中，即使所得的粉体为微粒子，也不容易避免所谓体系不均匀化的实质问题。作为解决这种问题的方法，曾提出有通过在水相中在金属离子和柠檬酸等的多元羧酸间形成金属络合物，并且在其中加入乙二醇等的多元醇作为交联剂进行酯聚合的凝胶状的络合聚合物的方法。

但是，这种方法，在酯聚合过程中，由于从金属络合物析出金属也可能产生偏析，并且在使用这些物质为最初原料时，必须微细地粉碎焙烧凝胶所得的焙烧物，存在提高制造成本或操作变复杂等问题。

另外，虽然也提出过其它各种最初原料的合成法，但是任何一种由于操作烦杂并提高制造成本而缺乏通用性。

近年来，人们开发一种由金属螯合络合物合成陶瓷的方法。值得注意的是，这种方法具有抑制金属组成偏差的可能性。但是，在这种方法中，还没发现能以分子水平均匀地混合固体状态的各金属螯合络合物的合适的方法，还没有充分地表现用金属螯合络合物的优越性。

另外，在已实用化的金属氧化物粉体的制法中，控制所得到的粉体的形态及粒径几乎是不可能的。

另一方面，作为多组分金属氧化物薄膜的制造方法，已知有通过在气相使原料反应并在固相使之析出得到目的化合物的化学气相法(CVD法)和在固体原料(靶子)中注入物理能使之汽化并且在基板上使之再分布成氧化薄膜的物理气相法(CVD法)。其中，CVD法由于原料的种类不同而蒸汽压不同，在中间反应中具有容易析出不同相的缺点，并且作为合成多组分金属氧化物薄膜的方法也难控制其组分。另一方面，在PVD法中的代表性的溅射法，虽然通用性好，但是当长时间使用同一靶子，则由于靶子化合物组成变化，所以也有非常难控制组成的缺点。

为了改善组成控制性的问题，开发出通过激光照射组合靶子材料并且在基板上使之再取向的激光沉积法(激光烧蚀)。但是，目前所使用的靶子材料具有如离子键或共价键等强键，因此，需要强激光能量，另外有时作为巨大粒子(降落沤)落到基板上，因此也有容易造成所得薄膜不均匀(表面变粗)的问题。

作为解决这种问题的办法，通过在靶子和基板之间设置隔壁也能抑制向基板的落下沤的沉积。但是这种方法是物理方法，因此很难说能从根本上解决问题。说起来用PVD法所得到的薄膜不过是再配置靶子材料，由于靶子的质量直接反映到氧化物薄膜上，因此必须准备高质量的靶子。但是，作为靶子材料将所用的高质量的多组分金属氧化物的主体作为均匀物进行合成是非常困难的，并且由于需要很多时间和操作，该工序限制了速度，并且在成本方面也非常不利。

本发明鉴于上述情况，其目的是提供一种在比较低的焙烧温度下也容易得到对任何的组成中可适当地控制组成的金属氧化物的方法。另外，本发明的另一目的是提供一种能更迅速地并以低能和低成本形成可适当地控制组成并且表面平滑性良好的高质量的金属氧化物薄膜、特别是多组分的金属氧化物薄膜的方法、提供一种以分子水平均匀的靶子材料、以及能简便地制造这样的靶子材料的方法、以及提供一种用这种靶子材料形成可控制上述的组成的金属氧化物薄膜的有用的方法。

为了实现上述目的，本发明的金属氧化物的制法主要是指使用含有无定形的有机金属螯合络合物的粉末作为原料的方法。作为在这里所使用的无定形的有机金属螯合络合物，通过把原料金属和有机螯合形成剂按规定的金属组成混合并调制成澄清透明的有机金属螯合络合物水溶液后，喷雾干燥该水溶液能够得到。

作为上述有机螯合形成剂最好为在200℃以下的温度下不热分解的氨基羧酸类螯合剂。