AZO靶材 熱壓制備工藝

 

    透明導電氧化物（Transparent Conductive Oxide，TCO）是一種在可見光光譜范圍（380nm ＜ λ ＜ 780nm）透過率很高且電阻率較低的薄膜材料，由于其良好的光電性能在節能玻璃、熱窗、電磁屏蔽窗、觸摸屏、液晶面板、太陽能電池、發光二極管等領域，被作為智能窗口材料、加熱導體、電磁屏蔽材料、薄膜電容材料、透明導電電極等而得到廣泛的應用。

 

 

    TCO薄膜材料主要有CdO、In2O3、SnO2和ZnO等氧化物及其相應的復合多元化合物半導體材料。電子工業的飛速發展對透明導電薄膜綜合性能的要求日趨提高，同時巨大的使用量使以稀有金屬銦為主要成分的ITO透明導電薄膜的成本劇增。鋁摻雜氧化鋅（ZnO：Al，AZO）由于其良好的光電性能、豐富的原料儲量、良好的刻蝕性能及在氫等離子體中能夠穩定存在等突出特點而受到廣泛關注。

 

AZO靶材特點

 

    AZO透明導電薄膜的禁帶寬度達到3.4ev，本征吸收限為360nm，可減少P,N型摻雜區對光的吸收，提高光能量的利用率,是合適的窗口層材料。同時，AZO在等離子體中穩定性好，制備技術簡單，原料便宜易得，無毒，在性能上與ITO可比擬，這些特點使其成為ITO的替代品。隨著透明導電薄膜的應用發展，AZO濺射靶材及薄膜沉積技術成為研究熱點。

 

磁控濺射原理

 

    磁控濺射鍍膜工藝是指將涂層材料做為靶陰極，利用氬離子轟擊靶材，產生陰極濺射，把靶材原子濺射到工件上形成沉積層的一種鍍膜技術。

 

    磁控濺射鍍膜工藝對濺射靶材的要求較高，如尺寸、平整度、純度、各項雜質含量、密度、N/O/C/S、晶粒尺寸與缺陷控制有明確要求。

 

 

AZO靶材 熱壓制備工藝

 

    AZO靶材性能指標有致密度、晶粒大小及均勻性、氣孔大小及分布、電阻率等，這些性能都與靶材的制備工藝，尤其與靶材的燒結致密化過程密切相關。

 

    與無壓燒結工藝相比，熱壓燒結可以降低燒結溫度，縮短燒結時間，抑制晶粒生長，可獲得晶粒細小、致密度高和電學性能良好的產品。采用熱壓燒結工藝制備的氧化鋅鋁（AZO）靶材具有純度高、雜質少、相對致密度高、晶粒均勻、一致性高等優勢，因此，研究AZO靶材的熱壓致密化工藝，對AZO靶材的產業化發展和薄膜太陽能產業來說都具有重要的意義。

 

 

AZO粉體制備

 

    制備Al均勻摻雜的AZO粉體，一般采用化學共沉淀法和機械合金化。

 

    化學共沉淀法：是指將所需的金屬鹽溶于溶劑，加入沉淀劑形成前驅體，過濾、煅燒制備得到所需粉體的一種方法。

 

    機械合金化法：是將ZnO與Al2O3粉料充分混合后，通過球磨機在運轉過程中使粉末發生反復的變形、冷焊和破碎，從而實現元素間原子水平合金化。

 

AZO靶材熱壓燒結

 

    高密度靶材的具體制備工藝：

 

    將原料粉體松裝如模具中，壓實后在真空狀態或惰性氣體的保護下，熱壓燒結制備。

 

    熱壓工藝參數：抽真空至 1 ~ 100Pa，加壓30MPa；然后慢慢升溫，在1000℃ ~ 1200℃內保溫約2小時，再緩慢降溫。