[发明专利]一种高密度Nb-ZnO材料的制备

说明书

一种高密度Nb‑ZnO材料的制备。本发明属于非金属元素及其化合物。本发明公开了一种新的Nb‑ZnO材料制备技术。把(0.005‑1at％)的Nb₂O₅与ZnO粉末经过充分混合、成型、烧结可制备出致密度超过99.8％，抗弯强度超过100MPa，电阻率小于2×10^‑2Ω·cm的Nb‑ZnO材料。这种Nb‑ZnO材料，可制成溅射镀膜靶材，在显示、薄膜太阳能电池、low‑E玻璃等领域有极其广泛的应用。

技术领域

本发明属于无机非金属元素及其化合物。

背景技术

ZnO薄膜作为透明导电氧化物薄膜是一种被广泛研究的功能材料。ZnO透明导电膜性能稳定、制备简单、成本低廉，是新一代透明导电膜，有可能替代昂贵的ITO，在薄膜，在平板显示、太阳能电池、节能玻璃、智能玻璃等领域有广泛的应用前景。

透明导电ZnO薄膜的制备方法主要有：物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶等各种方法。由于物理气相沉积制备的薄膜与基体的结合强度高、沉积效率高、工艺成熟稳定而被广泛应用。而用物理气相沉积制备薄膜需要使用高密度靶材，通过能量束轰击靶材将其气化，再沉积到基体表面形成透明导电膜。Nb₂O₅掺杂ZnO能大幅度降低ZnO靶材的烧结温度，促进其烧结的致密化，提高靶材的密度、强度及导电性，从而提高镀膜质量。

发明内容

本发明公开了一种高密度Nb-ZnO材料的制备。把(0.001-1at％)的Nb₂O₅、ZnO粉末，按水∶料比为3∶1制成混合料浆，湿磨72h，干燥过筛，粉末预烧后加入5wt％的PEG-2000溶液，继续湿磨2h后，干燥过筛，然后造粒、成型、烧结。在1100℃-1250℃温度下烧结，可制备出致密度超过99.8％，抗弯强度超过100MPa，电阻率小于2×10^-2Ω·cm的Nb-ZnO(NZO)靶材，这种NZO靶材，可经济、高效的制成各种复杂形状。NZO透明导电薄膜有性能稳定、制备简单、成本低廉等优势，在光电学性能平板显示领域得到了极其广泛的应用，是新一代透明导电膜，最有可能替代昂贵的ITO，在薄膜太阳能电池和low-E玻璃等领域，正显示出巨大的应用前景和市场，是一种被广泛研究的功能材料。

本发明详细研究并掌握了掺杂比、球磨参数、烧结温度等对NZO烧结致密化过程的变化规律，从而可制备出高性能的烧结NZO材料。这种材料可经济、高效的制成各种复杂形状的产品，主要是溅射镀膜用的靶材(包括平面靶和旋转靶)，也可用于制造多种导电零部件。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

附图1：一种高密度Nb-ZnO材料的制备工艺流程图。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如附图1所示，本发明的高密度Nb-ZnO材料的制备工艺流程图：先将Nb₂O₅、ZnO粉末和成型剂加入到球磨机中于水溶液中湿磨混合，充分混合均匀后，经干燥过筛得到充分混合的Nb-ZnO粉体，然后成型(干压、冷等静压、注射成型等)，得到生坯，经脱成型剂后，即可进行常压烧结或气压烧结，得到高强度高密度的Nb掺杂ZnO烧结材料。

本发明的优点在于用微量Nb₂O₅掺杂，即可大幅度降低ZnO靶材的烧结温度，提高ZnO靶材致密度，通过对Nb-ZnO粉体进行烧结，可制备出高性能烧结Nb掺杂ZnO靶材。

具体实施方式：

实例1：0.05wt％Nb-ZnO粉体的制备