專利名稱：一種銦鎢金屬鑲嵌靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于反應(yīng)直流磁控濺射法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備非晶摻鎢氧化銦透明導(dǎo)電氧化物薄膜用濺射靶。
背景技術(shù)：
透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜是一種高簡并的半導(dǎo)體材料，以其獨特的透明性與導(dǎo)電性結(jié)合于一體而廣泛應(yīng)用于光電器件領(lǐng)域如平板顯示器和太陽能電池。其中最具代表性的材料是In2O3:Sn(ITO)、SnO2:F和ZnO:Al(AZO)薄膜。TCO薄膜材料一般具有高的載流子濃度，費米能級(EF)位于導(dǎo)帶能級(EC)以上，電阻率可低至10-4Ω·cm；而且具有寬的禁帶寬度(＞3eV)，使薄膜在可見光及近紅外光范圍具有高的透射率(＞80％)。
通常在較高的基板溫度(300～400℃)條件下制備TCO薄膜，以期獲得高導(dǎo)電率和高透射率。但這種基板溫度條件限制了TCO薄膜在新型有機光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用，如采用熱敏柔性高分子基板的超輕液晶顯示器、異質(zhì)結(jié)太陽能電池，以及利用ITO薄膜對有機材料的高效電子-空穴注入作為有機發(fā)光二極管的陽極連接材料。這些器件的制備過程中，高溫條件將很大程度上劣化器件的性能。因此，如何利用具有工業(yè)生產(chǎn)性的反應(yīng)直流磁控濺射法在室溫條件下制備TCO薄膜并保持良好的光電性能，對滿足更為廣泛的光電器件工業(yè)的發(fā)展需要具有重要的研究意義。
因此，克服金屬銦(熔點156℃)和金屬鎢(熔點3410℃)熔點相差大，不宜制備銦鎢合金靶的困難，研究制備適用于反應(yīng)直流磁控濺射法用的銦鎢金屬鑲嵌靶，對于研究制備IWO透明導(dǎo)電氧化物薄膜是具有很大應(yīng)用價值的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提出一種具有工業(yè)生產(chǎn)價值，工藝穩(wěn)定性好，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上制得的適用于反應(yīng)直流磁控濺射法的銦鎢金屬鑲嵌靶。
本實用新型提出的一種銦鎢金屬鑲嵌靶，該靶是反應(yīng)直流磁控濺射靶，該靶在純度為99.99％的銦金屬圓靶磁濺射區(qū)內(nèi)均勻?qū)ΨQ的有直徑為1.0-3.5mm的小孔，小孔內(nèi)鑲嵌有純度為99.99％的鎢絲，小孔的個數(shù)為4-18個，鑲嵌后鎢/銦原子之比為1.5-6at％。
本實用新型中，銦金屬圓靶直徑是45-55mm，厚度是2.5-3.5mm。
本實用新型中，鑲嵌的鎢絲直徑為0.5-1.5mm。
本實用新型提出的一種銦鎢金屬鑲嵌靶的制備是首先在3×10-3Pa的真空環(huán)境中，200℃的溫度下將純度為99.99％的金屬銦條熔融制備成直徑為45-55mm，厚度為2.5-3.5mm的銦金屬圓靶；再在直流磁控濺射區(qū)域內(nèi)均勻?qū)ΨQ地鉆4-18個直徑為1.0-3.5mm的小孔，最后在孔中均勻?qū)ΨQ地鑲嵌直徑為0.5-1.5mm、純度為99.99％的鎢絲于小孔中，形成鎢/銦原子之比為1.5-6at％的銦鎢金屬鑲嵌靶。
本實用新型實驗結(jié)果表明，采用上述銦鎢金屬鑲嵌靶后，在300-400℃基板溫度條件下利用反應(yīng)直流磁控濺射法在玻璃表面形成多晶IWO薄膜具有低電阻率和可見光范圍高光學(xué)透明性的特性，具有與ITO產(chǎn)品可以比擬的性能。本實用新型的鑲嵌靶利用現(xiàn)有的制靶技術(shù)工藝穩(wěn)定性好，制備成本不高且具有工業(yè)生產(chǎn)性。


圖1是本實用新型的銦鎢金屬鑲嵌靶的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的鑲嵌靶通過直流磁控濺射法在基板溫度380℃，氧分壓4.5×10-2Pa條件下制得的IWO薄膜的x射線衍射圖。
上述圖中1是銦金屬圓靶，2是磁濺射區(qū)，3是鑲嵌鎢絲的小孔。
具體實施方式
實施例1將計算稱量好的重量為448克，純度為99.99％的金屬銦條放置在不銹鋼條圈圍的紫銅圓板上，放入真空室，在3×10-3Pa的真空環(huán)境中和200℃的溫度下將銦條熔融成直徑為51mm，厚度為3mm的銦金屬圓靶；根據(jù)摻鎢2at％的要求，在直流磁控濺射區(qū)域內(nèi)均勻?qū)ΨQ地鉆6個小孔，小孔直徑為1mm，長度為3mm；將直徑為1mm，長度為3mm，純度為99.99％，清洗干凈的鎢絲鑲嵌于小孔之中，形成鎢/銦原子之比為2.0at％的銦鎢金屬鑲嵌靶。
由于在磁控濺射過程中，濺射靶中所產(chǎn)生的濺射粒子是局限在放電環(huán)之內(nèi)(如附圖1所示)，因此，所摻的W必須鑲嵌在放電環(huán)內(nèi)，且W與金屬In的比例必須以放電環(huán)內(nèi)的金屬In為基準(zhǔn)。放電環(huán)內(nèi)徑為1.3cm，外徑1.7cm，于是在放電環(huán)內(nèi)，鉆了6個直徑是1mm的孔，在里面嵌入鎢絲，這樣，靶的摻鎢量可計算如下銦密度ρIn＝7.31g/cm3分子量MIn＝114.82鎢密度ρW＝19.3g/cm3分子量MW＝183.8放電環(huán)面積S1＝π(1.72-1.32)＝3.77cm2單根鎢絲的截面積S2＝π×0.052＝0.00785cm2
從而計算鎢和銦的原子比銦的原子數(shù)NIn=nIn×N0=mInMIn×N0=S1×d×ρInMIn×N0=0.239dN0]]>鎢的原子數(shù)Nw=6×nw×N0=6mwMw×N0=6S2×d×ρwMw×N0=4.95×10-2dN0]]>其中N0為阿伏伽得羅常數(shù)，d為鑲嵌靶厚度。
所以，NwNIn=0.02069=2.0%]]>實施例2根據(jù)摻鎢4.0at％的要求，在直流磁控濺射區(qū)域內(nèi)均勻?qū)ΨQ地鉆12個小孔，其余制備條件同實施例1，形成鎢/銦原子之比為4.0at％的銦鎢金屬鑲嵌靶。
權(quán)利要求1.一種銦鎢金屬鑲嵌靶，其特征是該靶是反應(yīng)直流磁控濺射靶，該靶在純度為99.99％的銦金屬圓靶磁濺射區(qū)內(nèi)均勻?qū)ΨQ的有直徑為1.0-3.5mm的小孔，小孔內(nèi)鑲嵌有純度為99.99％的鎢絲，小孔的個數(shù)為4-18個，鑲嵌后鎢/銦原子之比為1.5-6at％。
2.如權(quán)利要求1所述的鑲嵌靶，其特征是銦金屬圓靶直徑是45-55mm，厚度是2.5-3.5mm。
3.如權(quán)利要求1所述的鑲嵌靶，其特征是鑲嵌的鎢絲直徑為0.5-1.5mm。
專利摘要本實用新型是一種用于反應(yīng)直流磁控濺射法制備摻鎢氧化銦(IWO)透明導(dǎo)電氧化物薄膜的銦鎢金屬鑲嵌靶。它由在純度為99.99％的純金屬銦圓靶上均勻?qū)ΨQ鑲嵌純金屬鎢絲構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)是，銦靶上有直徑為1.0－3.5mm的小孔，小孔內(nèi)鑲嵌鎢絲。本實用新型的鑲嵌靶在制備新型透明導(dǎo)電氧化物薄膜以及新型光電器件領(lǐng)域具有良好的實用性。
文檔編號C23C14/35GK2908530SQ200520043480
公開日2007年6月6日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者張群, 章壯健, 李喜峰, 繆維娜, 黃麗 申請人:復(fù)旦大學(xué)