鎳釩合金靶應(yīng)用及特點(diǎn)

鎳釩合金靶材的特點(diǎn)及應(yīng)用
鎳釩合金靶材主要用于太陽(yáng)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(chǔ) .
2) 太陽(yáng)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(wú)偏析, 無(wú)氣孔, 晶粒組織均勻, 晶粒尺寸大小為微米級(jí), 單個(gè)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?yàn)闉R射靶材中的雜質(zhì)對(duì)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(guó)內(nèi)外很多半導(dǎo)體或電子產(chǎn)品制造企業(yè)對(duì)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(guò) 10ppm, **過(guò) 10ppm, 腐蝕性能變差. u、 th 的含量不**過(guò) 1 ppb,pb 和 bi 的含量小于0.1 ppb, **過(guò)這個(gè)含量, 對(duì)電子電荷產(chǎn)生不良影響, 將會(huì)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(duì)內(nèi)部氣孔要求很嚴(yán)格, 因?yàn)榘胁闹袣饪讜?huì)影響濺射薄膜的各方面性能, 磁控濺射過(guò)程中產(chǎn)生不正常放電, 會(huì)對(duì)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(qiáng)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(guò)程中,大氣中的氣體很容易進(jìn)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(wú)氣孔.
2. 4 晶粒尺寸及晶粒尺寸分布
鎳釩靶材需要經(jīng)過(guò)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(duì)于化學(xué)成分相同的磁控濺射靶材, 晶粒細(xì)小比晶粒大的濺射速率快, 同時(shí)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(huì)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(guò)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(dá)到4**( 99.995wt%) 甚至 5n 都沒(méi)問(wèn)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(diǎn) 1 91 9± 2℃, 屬于難熔金屬, 并且鎳、 釩熔點(diǎn)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(guò)多次重復(fù)真空熔煉提高合金鑄錠的總純度;
3) 制備過(guò)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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