烧结工艺对ZAO靶材微观结构和性能研究.pdf

助 献 材 剥一 2006年增刊(37)卷 烧结工艺对ZAO靶材微观结构和性能研究。 肖 华1，王华2，任鸣放2，许积文1 (1．桂林电子科技大学通信与信息工程系，广西桂林541004； 2．桂林电子科技大学信息材料科学与工程系，广西桂林541004) 摘要：以纳米级Zno和A120。为基础粉料，采用 构均匀性对溅射成膜速率、成膜质量及厚度分布有很 模压+常压圉相烧结的方法静I备ZAo靶材，研完了大影响01。目前对ITO靶材的性能和制备工艺都有 烧结工艺蹿于靶材微观结构和性能的影响，并对其烧 很高的要求“J，即要求靶材的相对密度90％。纯度 结机理进行了探讨分析。研究表明：过离的烧结温度 99．9％且削备过程原则上不能加入任何助烧剂。 容易造成第二相的生成和晶粒粗大，以致影响靶材的 ITO靶材的制备方法主要有烧结法、热压法和热等静 性能；在1150～1300℃内，靶材的密度随着烧结温度 压法”1。其中热等静压法制备的靶材质量最好，其相 的上升而明显增大，上升趋势在1300℃后变缓；对密度可达98％以上，但需要昂贵的设备，成本较高。 1300℃下烧结6h．可以制得结构均匀、致密度达如果采用热压法制备ITO靶材，由于整个过程是在渗 99．42％的ZAO靶材；ZAO靶材的显微硬度随烧结 碳气氛下进行，常常会导致靶材的还原。而ZAO靶材 温度的升高在1250℃达到最大值946MPa，但继续升的其它制备方法诸如热压、热等静压同样存在着类似 高烧结温度靶材的显微硬度却有所降低。 制备ITO靶材的高品质、高成本的问题。 关键词：ZAO靶材；烧结工艺；微观结构；致密度； 2实验过程 硬度 中图分类号：0484 文献标识码：A 2．1靶材制备 文章编号：1001-9731(2006)增刊一0036—04 本实验采用模压+常压固相烧结方法制备ZAO 1引 言 靶材。实验以优质纳米级ZnO粉为基础原料，通过掺 杂3％(质量分数)的Al：O。获得混和原料。用电子天 透明导电薄膜(TCO)具有良好的光电特性，广泛 平按质量百分比称分别取原始粉料，在型号为QM一 应用于平面显示器件、太阳能电池、反射热镜等领域， 1SP4的行星式球磨机中连续球磨10h，烘干后加入 成为近年来功能薄膜材料研究与开发的热点。目前， 在透明导电材料中技术比较成熟、应用最为广泛的薄 式压力试验机上以120MPa的成型压力下对混合 膜体系是Ino。基TCO薄膜，通常也称为ITO薄膜。 但铟为稀有元素，在自然界存储量少，ITO薄膜价格昂 坯片。最后将坯片放置在SSX-1600型高温箱式电阻 贵。近几年掺杂ZnO基薄膜的研究引起了广泛关 注o]，原因在于其具有与1TO薄膜相当的光电性能， 1400℃，烧结时间分别为2、4、6、8、10h。 但资源却更丰富、成本更低。其中掺铝的znO薄膜研 2．2性能测试 究最为广泛o]。如果开发成功，zAO薄膜很可能成为 采用阿基米德排水法测量不同烧结工艺下靶材的 ITO薄膜的替代品。透明导电薄膜的制