[发明专利]一种铝掺杂氧化锌靶材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电功能材料，尤其涉及一种铝掺杂氧化锌靶材及其制备方法。

背景技术

随着半导体、计算机、太阳能等领域的迅猛发展，透明导电氧化物（TCO）薄膜由于兼有良好的导电性和高透射率，可广泛应用于各种显示器和各种光电设备中。现在工业上应用最广泛的透明导电薄膜是掺锡氧化铟（ITO，Tin doped Indium Oxide）薄膜，但它具有价格昂贵，高温下透过率迅速降低，且在氢等离子体中容易被还原等缺点；而ZnO价格低廉，原料丰富，在氢离子气氛中比ITO稳定，不仅能制成良好的半导体和压电薄膜，亦能通过掺杂制成良好的透明导电薄膜。其中，铝掺杂氧化锌（AZO，Al-doped in Zinc Oxide）靶材溅射薄膜是目前公认为最有前景的薄膜材料之一。因此AZO靶材的质量优劣直接决定着薄膜的质量好坏。

目前AZO靶材的制备方法主要为首先将锌盐和铝盐混合，然后在高温下烧结得到AZO靶材，其中锌盐和铝盐的混合方法主要有两种，一种方法为：将锌盐与铝盐直接以固体形式混合、磨匀（即原料固体直接混合方法），例如通过球磨的方式将锌盐和铝盐粉末进行混合，但是由于铝盐的重量较少，通过球磨方式很难保证铝盐和锌盐之间达到原子量级的均匀混合，导致靶材成份的不均匀，进而影响到溅射薄膜光电性能的均匀性；其次，在球磨过程中磨球之间以及磨球与罐体之间的接触和磨损会在体系中引入大量杂质，导致靶材纯度的降低。

另一种方法为：将锌盐与铝盐溶解后，再进行沉淀等方法将锌盐与铝盐混合（即原料溶解-沉淀混合方法）。如公开号为CN101844917A的专利申请中公开了一种掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，首先将锌盐和铝盐溶解到去离子水中形成盐溶液，然后在盐溶液中加入沉淀剂得到共沉淀产物，最后将共沉淀产物进行烧结，得到AZO靶材。这种方法复杂、耗时长且成本高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种铝掺杂氧化锌的制备方法。本发明制备方法简单、成本低，且制备出来的AZO靶材品质较高，解决了现有技术中AZO靶材制备时原料混合不均匀和制备方法复杂的问题。

一种铝掺杂氧化锌靶材的制备方法，包括以下步骤：

将铝盐和粘结剂溶于溶剂中制得混合溶液，向所述混合溶液中加入锌盐，搅拌均匀，烘干后得到混合粉末，将所述混合粉末压制成型得到坯体，随后在空气气氛下将所述坯体置于1200℃～1500℃烧结1～6小时，得到所述铝掺杂氧化锌靶材；所述溶剂为水和有机溶剂中的至少一种，所述溶剂的重量是锌盐重量的10～50倍；所述铝盐的重量、锌盐的重量和粘结剂的重量分别占铝盐、锌盐和粘结剂重量总和的1%～8%、90%～98.8%和0.2%～2%。

本发明在制备AZO靶材的时候，首先将铝盐和粘结剂溶解，然后加入锌盐，再经适度搅拌混合，实现铝盐和锌盐的混匀，再经过煅烧后铝离子更易进入锌盐的晶格中并取代锌盐晶格中的锌离子，得到成分均匀的AZO靶材。

优选地，所述铝盐为氧化铝、硝酸铝或氢氧化铝。

更优选地，所述铝盐为硝酸铝。

优选地，所述锌盐为氧化锌、硝酸锌或醋酸锌。

更优选地，所述锌盐为氧化锌。

优选地，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯乙二醇、聚甲基丙烯酸醇或羧甲基纤维素。

更优选地，所述粘结剂为羧甲基纤维素。

优选地，所述有机溶剂为无水乙醇。

优选地，所述压制成型为冷等静压成型，所述冷等静压成型的压力为5Mpa～20Mpa。

本发明还提供了一种AZO靶材，所述AZO靶材为上述制备方法制得。

与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：

本发明制备方法先将铝盐和粘结剂溶解于溶剂中，再加入锌盐，锌盐和铝盐混合均匀，克服了原料固体直接方法混合不均匀的缺点，也克服了原料溶解-沉淀混合方法制备方法复杂、成本高的缺点，本发明制备方法适合产业化生产；本发明制备方法制得的AZO靶材成分均匀，杂质少，靶材质量好。

具体实施方式

以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

实施例1

一种AZO靶材的制备方法，具体步骤如下：