様式８の１の２ 別紙２ No.1
論文審査の結果の要旨
専攻名 システム創成工学専攻 氏 名 永元 公市
液晶ディスプレイや太陽 電池などの電極として透明導電薄膜が不 可欠であるが、 現 在、スズSnをドーパントとして添加した酸化インジウム（Sn-Doped-In2O3）（ITOと呼ば れる）がほとんどの用途において用いられている。その理由は、ITOが優れた電気的・
光学的性質と高い高温高湿耐抗性を有しているからであるが、主成分のインジウムは 枯渇が懸念される希少元素であるため、ますます大量に必要となる透明導電膜として、
ITO代替え材料の要望が強く、その開発研究が活発に行われている。本論文には、「酸 化亜鉛系透明導電膜の結晶構造および電気・光学特性の関連性に関する研究」と題し、
安価な酸化亜鉛（ZnO）を基材としてガリウムGaとインジウムInを添加した酸化物にお いて、成膜プロセスとしてスパッタ法を用いることにより、ITOに遜色のない電気・光 学特性、および実用化に不可欠な耐高温高湿性と耐屈曲性を有した透明導電膜を得る ことができ、当材料が実用化の可能性を有していることが述べられている。
第１章は序論であり、研究の目的、背景、意義が述べられている。
第２章には、試料の成膜 方法と評価方法が述べられている。対象 とした材料は、 酸 化亜鉛（ZnO）を基材として、ガリウムをドープしたGa-Doped-ZnO（GZOと呼ぶ）お よびガリウムとインジウムをドープしたGa,In-Doped-ZnO（GZO:Inと呼ぶ）であり、成 膜プロセスとしては反応性プラズマ蒸着法とDCマグネトロンスパッタ法である。
第3章には、反応性プラズマ蒸着法により成膜したGZO薄膜の特性を調べた結果が示 されている。プロセスパラメータが試料の電気・光学特性に与える影響をまとめてお り、膜厚100 nmの場合、5.0 x 10-4 ohm·cmの比抵抗を示し、全光線透過率85 %の高い 透過性を示すことを明らかにしている。また、Spring-8放射光を用いた実験より、ガリ ウムが亜鉛原子と置換していることを明らかにしている。
第4章では、DCマグネトロンスパッタ法を用いて成膜したGZOおよびGZO:In薄 膜の 特性をまとめている。ドーパント成分であるガリウムの添加量は5.7 wt%、インジウム の添加量は0, 1, 5, 10 wt%と変化させ、その構造と電気・光学特性を明らかにしてい る。その結果、全ての薄膜試料において結晶構造は変化せず、平面TEM観察から求め たグレインサイズは、インジウム添加量に応じて小さくなり、表面が劇的に平坦化す ることを見出している。一方、電気抵抗率は大きくは変化せず、全光線の透過率も80
%以上を示し、良好な特性を示すことを明らかにしている。
No.2 専攻名 システム創成工学専攻
氏 名 永元 公市
第5章では、高温高湿（例えば、60 ℃, 相対湿度95 %RH1000時間）試験における構 造変化、電気特性変化に関して述べられている。GZOは高温高湿試験により電気抵抗 率が大きく増加してしまうが、インジウムを5 wt%以上添加した薄膜では、電気特性が ほとんど変化しない。その原因として、インジウムの添加により結晶粒子界面および 二次組織界面が緻密化することで、特性劣化の主因である水分子の膜中への侵入が抑 えられることを推論している。
第6章では総括として、本研究で開発したGZO：In薄膜が次世代デバイス用透明導電 膜として実用に供される可能性が高いことを述べている。
本論文については、2015年2月12日、審査委員および関連分野の研究者が出席して公 聴会が開催された。論文発表の後、質疑応答が交わされたが、特に問題はないことが 確認された。公聴会終了後ただちに学位審査委員会を開催し、本論文の内容について 詳細に検討した。その結果、本研究によって開発された透明導電膜材料の産業界への 波及効果が評価され、研究内容の学術レベルと独創性においても優れていると判断し た。
よって、本論文は博士（工学）の学位論文に値するものと認める。
