AZO靶材 热压制备工艺解决方案

 

    透明导电氧化物（Transparent Conductive Oxide，TCO）是一种在可见光光谱范围（380nm ＜ λ ＜ 780nm）透过率很高且电阻率较低的薄膜材料，由于其良好的光电性能在节能玻璃、热窗、电磁屏蔽窗、触摸屏、液晶面板、太阳能电池、发光二极管等领域，被作为智能窗口材料、加热导体、电磁屏蔽材料、薄膜电容材料、透明导电电极等而得到广泛的应用。

 

 

    TCO薄膜材料主要有CdO、In2O3、SnO2和ZnO等氧化物及其相应的复合多元化合物半导体材料。电子工业的飞速发展对透明导电薄膜综合性能的要求日趋提高，同时巨大的使用量使以稀有金属铟为主要成分的ITO透明导电薄膜的成本剧增。铝掺杂氧化锌（ZnO：Al，AZO）由于其良好的光电性能、丰富的原料储量、良好的刻蚀性能及在氢等离子体中能够稳定存在等突出特点而受到广泛关注。

 

AZO靶材特点

 

    AZO透明导电薄膜的禁带宽度达到3.4ev，本征吸收限为360nm，可减少P,N型掺杂区对光的吸收，提高光能量的利用率,是合适的窗口层材料。同时，AZO在等离子体中稳定性好，制备技术简单，原料便宜易得，无毒，在性能上与ITO可比拟，这些特点使其成为ITO的替代品。随着透明导电薄膜的应用发展，AZO溅射靶材及薄膜沉积技术成为研究热点。

 

磁控溅射原理

 

    磁控溅射镀膜工艺是指将涂层材料做为靶阴极，利用氩离子轰击靶材，产生阴极溅射，把靶材原子溅射到工件上形成沉积层的一种镀膜技术。

    磁控溅射镀膜工艺对溅射靶材的要求较高，如尺寸、平整度、纯度、各项杂质含量、密度、N/O/C/S、晶粒尺寸与缺陷控制有明确要求。

 

 

AZO靶材 热压制备工艺

 

    AZO靶材性能指标有致密度、晶粒大小及均匀性、气孔大小及分布、电阻率等，这些性能都与靶材的制备工艺，尤其与靶材的烧结致密化过程密切相关。

 

    与无压烧结工艺相比，热压烧结可以降低烧结温度，缩短烧结时间，抑制晶粒生长，可获得晶粒细小、致密度高和电学性能良好的产品。采用热压烧结工艺制备的氧化锌铝（AZO）靶材具有纯度高、杂质少、相对致密度高、晶粒均匀、一致性高等优势，因此，研究AZO靶材的热压致密化工艺，对AZO靶材的产业化发展和薄膜太阳能产业来说都具有重要的意义。

 

 

 

AZO粉体制备

 

    制备Al均匀掺杂的AZO粉体，一般采用化学共沉淀法和机械合金化。

 

    化学共沉淀法：是指将所需的金属盐溶于溶剂，加入沉淀剂形成前驱体，过滤、煅烧制备得到所需粉体的一种方法。

 

    机械合金化法：是将ZnO与Al2O3粉料充分混合后，通过球磨机在运转过程中使粉末发生反复的变形、冷焊和破碎，从而实现元素间原子水平合金化。

 

AZO靶材热压烧结

 

    高密度靶材的具体制备工艺：

 

    将原料粉体松装如模具中，压实后在真空状态或惰性气体的保护下，热压烧结制备。

 

    热压工艺参数：抽真空至 1 ~ 100Pa，加压30MPa；然后慢慢升温，在1000℃ ~ 1200℃内保温约2小时，再缓慢降温。