[发明专利]一种热蒸发镀膜陶瓷靶材及制备方法

说明书

本发明公开了一种热蒸发镀膜陶瓷靶材及制备方法，所述陶瓷靶材包括与原料粉体共同构成异质结构的结构材料，所述结构材料为与原料粉体相同化学组份的陶瓷纤维和/或陶瓷片，所述陶瓷纤维的长度为5‑100μm，直径为0.2‑6μm；所述陶瓷片的厚度为2‑10μm、宽度为20‑60μm；结构材料在陶瓷靶材中的占比为10‑35wt%。本发明通过在靶材原料中添加同种材质的陶瓷纤维、陶瓷片或者两者组合，使陶瓷靶材坯体在烧结后形成一种异质结构，在不影响镀膜质量的前提下，解决陶瓷靶材热蒸发时热冲击应力过大易造成开裂的问题。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种热蒸发镀膜用的陶瓷靶材及制备方法。

背景技术

兼具可见光透明和导电的薄膜材料有超薄金属、氧化物陶瓷、导电高分子，其中氧化物体系的透明导电氧化物(TCO)薄膜具有优异的导电、透光性能，广泛应用于各种光电器件，如平板显示器、触摸屏、薄膜太阳能电池。氧化物透明导电薄膜被广泛应用的材料是In₂O₃和ZnO，如Sn掺杂In₂O₃(ITO)，Al、Ga、In掺杂ZnO(AZO、GZO、IZO)。工业界制备这些薄膜的方法主要有磁控溅射、电子束蒸发，以及由电子束蒸发演变而来的活化等离子体沉积（Reactive Plasma Deposition，RPD）。

磁控溅射、电子束蒸发和活化等离子体沉积都需要陶瓷靶材，磁控溅射需要高密度的溅射靶材，电子束蒸发和活化等离子体沉积则需要低密度的多孔陶瓷靶材。对于电子束蒸发，由于存在离解作用，需要在蒸发镀膜时通入适量的氧气，更为重要的是高能电子束加热气化靶材时，靶材表面与接触冷却铜坩埚的靶材底部的温差巨大，靶材非常容易在使用时开裂，靶材开裂后需要停机更换新靶材，降低了生产效率，因此要求靶材具有较好的耐热冲击性能。

此前，专利CN102731067B公开了一种高密度ITO蒸镀靶材，若将高密度靶材用于热蒸发工艺，靶材容易开裂。专利CN103347836A公开的方案是采用固溶有钨的氧化锌晶相粉体和氧化锌粉体混合烧结得到双相结构来避免开裂问题，但用户反映在使用过程中还是会发生少量粉体掉落的问题，对连续生产会带来隐患。

因此，解决电子束蒸发和活化等离子体沉积等高能电子束热蒸发形成的热冲击导致靶材开裂、掉粉等问题，仍然需要不断改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决热蒸发时热冲击应力过大造成陶瓷靶材开裂问题的技术方案。本发明通过在靶材原料中添加同种材质的陶瓷纤维、陶瓷片或者两者组合，使陶瓷靶材坯体在烧结后形成一种异质结构，在不影响镀膜质量的前提下，解决陶瓷靶材热蒸发时热冲击应力过大易造成开裂的问题。

本发明提供的陶瓷靶材，在通常的原料粉体中添加了一种结构材料，原料粉体和结构材料在烧结时共同形成一种异质结构，该异质结构减少了陶瓷靶材因热冲击应力造成开裂的现象。所述结构材料为与原料粉体相同化学组份的陶瓷纤维和/或陶瓷片，所述陶瓷纤维的长度为5-100μm，直径为0.2-6μm；所述陶瓷片的厚度为2-10μm、宽度为20-60μm；结构材料在陶瓷靶材中的占比为10-35wt%。

所述原料粉体优选采用由60-100nm尺寸的纳米原料粉体和1-5μm尺寸的微米原料粉体组成的混合粉体，纳米原料粉体占混合粉体的15-30wt%。

所述陶瓷纤维可以采用静电纺丝、湿法纺丝、激光纺丝等工艺制备，优选静电纺丝工艺。

所述陶瓷片可以采用轧膜、流延、涂覆等工艺制备，优选流延工艺。

本发明提供的陶瓷靶材，其制备方法包括以下步骤：

（1）按配比称取原料粉体、结构材料和粘接剂，粘接剂优选聚乙烯醇。

（2）将原料粉体和粘接剂进行混合；