鎳釩合金靶應(yīng)用及特點

時間：2022-09-16作者：東莞市鼎偉新材料有限公司瀏覽：732

鎳釩合金靶材的特點及應(yīng)用


鎳釩合金靶材主要用于太陽能行業(yè), 電子行業(yè)等領(lǐng)域.鎳釩靶材的應(yīng)用及要求的純度如表 1 所示.


1)光存儲 .


2) 太陽薄膜電池.


3) 平板顯示器鍍膜.


4) 電子及半導(dǎo)體領(lǐng)域.


5) 建筑玻璃.


鎳釩合金濺射靶材的特性要求


濺射鎳釩靶材要求純度高、 雜質(zhì)少, 化學(xué)成分均勻、無偏析, 無氣孔, 晶粒組織均勻, 晶粒尺寸大小為微米級, 單個濺射靶材中要求晶粒尺寸盡量相差越小越好.這樣在磁控濺射不容易產(chǎn)生放電現(xiàn)象, 磁控濺射薄膜均勻.


2. 1 純度


濺射靶材首先是要純度高, 因為濺射靶材中的雜質(zhì)對磁控濺射薄膜的性能影響較大, 所以應(yīng)盡可能降低濺射靶中雜質(zhì)含量, 國內(nèi)外很多半導(dǎo)體或電子產(chǎn)品制造企業(yè)對濺射靶材雜質(zhì)含量提出很高要求.


2. 2 雜質(zhì)含量


濺射靶材中的雜質(zhì)要求嚴(yán)格, 鎳釩合金濺射靶材中 Cr、Al、 Mg 雜質(zhì)的含量不**過 10ppm, **過 10ppm, 腐蝕性能變差. U、 Th 的含量不**過 1 ppb,Pb 和 Bi 的含量小于0.1 ppb, **過這個含量, 對電子電荷產(chǎn)生不良影響, 將會發(fā)生故障. N 含量在 1 -1 00ppm 之間, N 含量增加, 腐蝕性能差, 所以要嚴(yán)格控制雜質(zhì)的含量.


2. 3 密度


濺射靶材對內(nèi)部氣孔要求很嚴(yán)格, 因為靶材中氣孔會影響濺射薄膜的各方面性能, 磁控濺射過程中產(chǎn)生不正常放電, 會對磁控濺射薄膜光電學(xué)性能有影響. 因此要求靶材有較高的密度. 此外, 高密度、 高強度濺射靶材較能承受磁控濺射中產(chǎn)生的熱應(yīng)力.鎳釩濺射靶材制備工藝一般分為粉末冶金法和熔煉法. 粉末冶金法制備的濺射靶材, 氣孔數(shù)量多, 密度低. 熔煉方法分為普通熔煉法和真空熔煉. 普通熔煉法, 在熔煉過程中,大氣中的氣體很容易進入熔體, 造成熔煉的鑄錠氣體含量不能滿足濺射靶材要求. 所以鎳釩濺射靶材合金制備一般采用真空熔煉法, 可確保材料內(nèi)部無氣孔.


2. 4 晶粒尺寸及晶粒尺寸分布


鎳釩靶材需要經(jīng)過多道次冷熱加工工序, 制備好的靶坯為多晶結(jié)構(gòu), 晶粒尺寸大小要求嚴(yán)格, 晶粒應(yīng)控制在100微米以內(nèi). 從濺射性能方面考慮, 對于化學(xué)成分相同的磁控濺射靶材, 晶粒細小比晶粒大的濺射速率快, 同時靶材內(nèi)部晶粒越均勻, 濺射到帶硅晶圓上的薄膜厚度越均勻.


鎳釩合金靶材的制備


鎳釩合金中, 釩的量稍微改變, 都會很明顯的改變鎳釩合金的性能. 從而使得 Ni-V 合金不能夠經(jīng)過后續(xù)加工獲得濺射靶材, 典型的鎳釩合金成分是 Ni-7V. 生產(chǎn)高純Ni-V 合金, 其關(guān)鍵在于:


1 ) 必須用高品位的金屬原料鎳和釩, 純度必須在 99.95wt% 以上 , 其中鎳原料的純度達到4**( 99.995wt%) 甚至 5N 都沒問題, 但是釩原料的純度一般只有 2**-3N( 99.5wt%-99.9wt%), 釩的純度限制了鎳釩合金的純度.


2)釩熔點 1 91 9± 2℃, 屬于難熔金屬, 并且鎳、 釩熔點相差很大 ( 約 336℃ ), 所以采用一般的熔煉方法很難制備出成分均勻的靶材用鑄錠. 在特殊的應(yīng)用領(lǐng)域, 首先需將鎳、釩用真空熔融方法( 電子束或真空電弧重熔( VAR) 或真空感應(yīng)熔煉 (VIM)) 獲得鑄錠, 經(jīng)過多次重復(fù)真空熔煉提高合金鑄錠的總純度;




3) 制備過程嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素的引入. 鎳釩合金生產(chǎn)工藝流程圖.




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