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钼及钼合金溅射靶材

钼及钼合金溅射靶材已广泛应用于电子部件和电子产品中,如薄膜半导体管–液晶显示器 (TFT–LCD)、等离子显示器、场发射显示器、触摸屏,还可用于太阳能电池的背电极、玻璃镀膜等领域.近年来,随着电子行业及太阳能电池的发展,钼及钼合金靶材作为高附加值电子材料的用量在逐年增加.作为钼行业新兴的高端产品,钼及钼合金溅射靶材的技术含量高,要求纯度高、相对密度高、晶粒细小均匀.

钼溅射靶材的制备方法主要有二种,第一种为粉末冶金方法.选取高纯钼粉作为原料,经过冷等静压成型后在中频感应炉或真空烧结炉中进行烧结,后经过轧制和机加工,得到成品靶材.钼溅射靶材的另一种制备方法是高温熔炼法.该方法是在电子束或者电弧熔炼炉中将钼板坯或钼棒坯进行高温熔炼后形成钼锭,再经过锻造、挤压或拉拔的成型工艺进行加工,热处理后得到钼溅射靶材.该方法制备的靶材纯度高、致密性好,但与粉末冶金法相比,该法设备要求高,工艺复杂,晶粒也比较粗大.

由纯钼靶材溅射出的薄膜在耐腐蚀性(变色)和密着性(膜的剥离)等方面存在一些问题,在钼中加入一些合金元素可使其比阻抗、应力、耐腐蚀性等各种性能达到均衡.因此,钼合金靶材的研究也成为热点.

钼钛合金靶材在集成电路制造工艺中,为防止铜向硅中扩散,可采用纯钨靶材或钨钛靶材等材料形成反扩散阻挡层.但钨比重大,无法满足 TFT-LCD 有源矩阵液晶显示器尺寸大型化、轻量化的要求.钛可以提供优异的密着性,钼有利于提高致密阻挡层的稳定性.因此钼钛薄膜具有优良的防扩散阻挡能力,在TET-LCD 中得到了广泛的应用.

钼钠合金靶材,薄膜太阳能电池因运输成本低、材料利用率高等优点,近年来成为光伏行业的一种发展趋势.在薄膜太阳能电池中,铜铟镓硒(CIGS)作为吸收层,是一种性能优良、光电转化率高的多元半导体材料,其光电转化率已达到 20.4%.研究表明,在 CIGS 中掺杂少量 Na(0.1%,原子分数),可使其光电转化效率显着提高.在电池板基板和钼背极层间添加 Mo–Na 层即可有效地将 Na 均匀的掺杂到 CIGS 吸收层中.Mo–Na 层与制备 Mo 背电极层的工艺相同,用钼钠合金靶材代替纯钼靶材即可.

钼铌合金靶材,在钼中加入铌金属可改善钼靶材的比阻抗、膜应力和耐腐蚀性等性能.钼铌合金靶材溅射的薄膜具有较好的耐蚀性.钼铌合金靶材主要用于平面显示及触摸屏,TFT-LCD 屏幕及光伏领域.钼铌合金靶材的制备方法同样也是采用粉末冶金法.钼铌合金靶材按形状可分为平面靶材和旋转靶材.