鎳釩合金靶應用及特點(diǎn)

時(shí)間：2022-09-16點(diǎn)擊次數：575

鎳釩合金靶材的特點(diǎn)及應用

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.鎳釩靶材的應用及要求的純度如表 1 所示.

1)光存儲 .

2) 太陽(yáng)薄膜電池.

3) 平板顯示器鍍膜.

4) 電子及半導體領(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, 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, 所以應盡可能降低濺射靶中雜質(zhì)含量, 國內外很多半導體或電子產(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)要求嚴格, 鎳釩合金濺射靶材中 Cr、Al、 Mg 雜質(zhì)的含量不超過(guò) 10ppm, 超過(guò) 10ppm, 腐蝕性能變差. U、 Th 的含量不超過(guò) 1 ppb,Pb 和 Bi 的含量小于0.1 ppb, 超過(guò)這個(gè)含量, 對電子電荷產(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, 所以要嚴格控制雜質(zhì)的含量.

2. 3 密度

濺射靶材對內部氣孔要求很?chē)栏? 因為靶材中氣孔會(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、高強度濺射靶材更能承受磁控濺射中產(chǎn)生的熱應力.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(mǎn)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構, 晶粒尺寸大小要求嚴格, 晶粒應控制在100微米以?xún)? 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(shí)靶材內部晶粒越均勻, 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4N5( 99.995wt%) 甚至 5N 都沒(méi)問(wèn)題, 但是釩原料的純度一般只有 2N5-3N( 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) 或真空感應熔煉 (VIM)) 獲得鑄錠, 經(jīng)過(guò)多次重復真空熔煉提高合金鑄錠的總純度;