20 世紀90 時代以來靶材已蓬勃發展成為一個專業化工業,中國及亞太地區靶材的需求占有國際70%以上的商場份額?,F在高端質量靶材首要由:日本、德國和美國生產,我國濺射靶材工業起步較晚,在產質量量與精密標準上與國外有不少的距離,國內也有許多大學及研究機構對靶材活躍投入了大量研究與開發,通過這幾年的發展也出現了一批在靶材職業優秀的公司和院校。
1 靶材使用職業分類
1.1 裝修、工模具鍍膜職業靶材鉻靶(Cr),平面鉻靶,噴涂鉻管;鉻硅靶90/10Wt%,50/50at%,25/75at%(電弧,平面靶,旋轉管靶);鈦鋁靶50/50at%,70Ti/30at%,67AL/33at%(電弧,平面靶,旋轉管靶);鈦鋁硅靶1:1:1at%,1:2:1at%(電弧,平面靶,旋轉管靶);鈦靶,鈦管靶,鋯靶;金靶,玫瑰金靶;石墨靶,鎳靶,鋁靶,不銹鋼靶等。
1.2 太陽能光伏光熱職業靶材
氧化鋅鋁靶ZAO; 硅靶;鈦靶、氧化鈦靶;鋁靶;鉻靶、鎳鉻;鋅鋁、鎢、鉬靶等。
1.3 建筑汽車玻璃大面積鍍膜
硅鋁靶、旋轉硅鋁靶;氧化鈦靶;錫靶;鉻靶;硅靶;鈦靶、不銹鋼靶。
1.4 平面顯示職業
ITO 靶;二氧化硅靶;高純硅靶5-7N;高純鉻靶3N5;TFT 鉬靶;鉬鈮靶;鎢鈦靶90/10wt%;高純鋁靶等。
1.5 光學,光通信,光存儲職業
銀靶;鉭靶;硫化鋅靶;高純鋁靶;硅靶。
2 常用靶形
常用靶形有電弧靶、平面靶、旋轉管靶。
2.1 平面靶材利用率提高方式
(1)改動磁鐵運動方向
(2)改動磁力線散布寬度和高度
2.2 靶材功能與要求
靶材質量直接影響著薄膜的物理、外觀、力學等功能,因而對靶材質量的評判較為嚴厲,首要應滿足以下要求:雜質及氧含量低、純度高;致密度高;成分與組織結構均勻;晶粒尺度細微。
2.3 劣質靶材缺陷
a)和b)為熔煉鉻靶燒蝕后靶面情況
c)靶面有凹痕為引弧針裝置不當導致的
d)水晶鍍膜靶材密度不夠,燒蝕后差異
e)等離子噴涂氧化鈦旋轉管靶不良
3 介紹幾款常用靶材的使用
3.1 裝修、工模具鈦鋁靶使用
高鈦低鋁:50/50at% 70Ti/30at% 80Ti/20at%
高鋁低鈦:67AL/33at% 75AI/25wt% 80AL/20 wt%
3.2 鈦鋁靶材使用
鑄造法制做鈦鋁合金靶材無法避免疏松和縮孔,大尺度鈦鋁鑄管和鑄錠不能保證制成旋轉管靶時到達密封和防水效果,并且跟著管壁的刻蝕,壁厚變薄,疏松和縮孔只需有一個孔連通,密封性會變的更加糟糕,輕者滲漏,靶管起輝放電,或大量雜氣摻于反響不是掉膜便是起彩色彩不對。嚴重者直接從疏孔向真空室射水,污染真孔腔和真空機組。粉末冶金工藝制做鈦鋁靶材沒有疏松和縮孔的問題,但從粉末冶金微觀來看也是多孔資料,所以要想制做鈦鋁旋轉管靶,對資料致密性要求很嚴,密度必需>98%以上。但符合密度要求也不代表能夠運用。如果鈦鋁錠的含氧量很高并且微觀結構不合理,鈦鋁錠內應力大,簡單崩,也是不能做旋轉管靶的,所以在粉末制做和粒度配比上有許多條件要求。既使滿足這些條件,粉末冶金鈦鋁環還需綁錠在不銹鋼管或鈦管上,因為鈦鋁熱脹大系數很大,在濺射時部分靶材脹大或許到達0.5-1MM,所以現在傳統綁錠方式不能有效處理這個問題。出現鈦鋁綁錠分離,靶面熱能無法傳導而爆裂的現象。致于所謂緊配綁錠和等離子噴涂鈦鋁合金靶那都是沒有含義的處理方案,不能運用。等級低掛鐘手飾沒有薄膜厚度和光澤度要求。大多選用電弧鈦鋁靶堆積TiAlN。高檔品牌表要求厚度到達1 咪以上,且光澤度不能下降。電弧受液滴影響在光潔厚膜方面沒有優勢?,F在比較好的方式是選用旋轉管靶堆積TiAlN,不只色彩更挨近玫瑰金并且厚度添加后光澤度也不受影響。
3.3 SVC 系列硅合金靶
首要是堆積超硬膜方面的靶材,近年掛鐘,手機在這方面有要求:如黑色防指紋超硬膜,不銹鋼機殼加硬,仿金色超硬膜等。這一含硅系列靶材在鍍膜時是多種化合物共堆積的薄膜,如鉻硅靶在制做IP 黑薄膜時通入反響氣體C2H2 鉻離子與C 元素反響堆積生成黑色碳化鉻(CrC)一起硅(Si)又與C 反響生成SiC。這種金屬碳化物陶瓷與碳化硅替換堆積和咬合的薄膜不只提高了硬度,并且還堅持了碳化硅外表磨擦系數很低的特性。更有Z新證據證明鉻硅靶,鈦硅靶反響生成的Ti/Cr/TiAlC/SiC 結構薄膜是DLC Z好的過渡連結層,能夠在Ti/Cr/TiAlC/SiC 上成長DLC 厚膜,這是十分有含義的事。鍍膜權威專家袁鎮海教授指出具有微觀菱形氮化硅包裹氮化鈦鋁的PLAITING 鍍層,有或許選用的便是硅鋁靶和鈦靶,或許鈦鋁硅靶堆積的薄膜。
3.4 水晶鍍膜系列靶材
水晶飾品,燈飾等鍍膜量這幾年添加很快,首要會集在中山古鎮和義烏浦江為主。古鎮是以燈飾水晶鍍膜為主有大小企業幾十家。浙江義烏以水晶飾品為主。大多選用匯成真空電弧加磁控鍍膜設備。首要有干邑色,琥珀色,酒赤色,AB 彩,玫赤色,金黃色,墨綠色,豬肝色等。水晶鍍膜琥珀色,酒赤色靶材是深圳矽谷公司鐵基合金專利靶材。主推是旋轉管靶和平面靶,電弧靶因為蒸發量大,色彩不如旋轉靶好,商場低端也可接受,高端鍍膜由江門唐人張鍍膜廠為代表,產質量量安穩,外觀色彩均勻靚麗,該公司選用的便是大型平面靶。因為水晶鍍膜廠大多是一臺機或兩臺機的小廠,在鍍膜技能上還比較薄弱,特別是對前處理清洗沒有概念,所以經常出現掉膜或退色現象。傳統掛鐘首飾清洗辦法中并不適用水晶鍍膜清洗。
3.4.1 水晶鍍膜工藝事例清洗參閱
? 用不銹鋼方網裝入水晶吊墜;? 80-90℃超聲波低濃度除油水5-10 分鐘(1KG/100L 純水)首要意圖是除油和油性物質污染;
? 過純水;
? 40-50℃超聲波低濃度酸洗(鹽酸2L/100L 純水)首要意圖是去除外表發霉長毛及朦白污染物);
? 過純水;
? 過雙氧水和氟化氫氨稀釋水(0.5L 雙氧水/50g 氟化氫氨/100L 水)(首要是外表活化,添加薄膜與水晶結合力);
? 多缸活水漂洗;
? 掛架烘烤100-130℃;
? 進爐。
3.4.2 水晶鍍膜工藝事例參閱
? 抽真空致優于1.0×10﹣2 Pa ;
? 通入氬氣真空度3.0×100 Pa ;
? 偏壓-300~-500V(輝光清洗)5 分鐘;
? 康復真空;
? 調整好轉架轉速;
? 通入氬氣和氧氣(1:2)真空度7.0×10﹣1Pa 待真空安穩后一起打開所有電弧(100~140A)60~90 秒;
? 關閉弧源,氣體結束鍍膜。
? 出爐。
3.4.3 水晶鍍膜薄膜退除藥水配方
藥水配方 操作條件
琥珀色、酒赤色、干邑色 3L 鹽酸/10L 純水 浸泡AB 彩、豬肝色、槍色 20g 氫氧化鉀/50L 雙氧水 浸泡鉻槍黑色 50KG 高猛酸鉀/50L 水 溫度80℃-90℃浸泡
3.5 國內外鈦鋁靶材制作商生產能力
3.6 進口與國產ITO 靶材比較3.7 ITO 靶材商場使用情況
全球2005 年需求563t,2007 年869t,2009 年1300t,2010 年1445t,2012 年將近2000t,每年以均勻15%的添加率遞增。其中日本日礦資料公司占商場50%,日本三井礦業占25%,東曹占15%,三星科寧占10%,國內靶材公司占有數額簡直能夠忽略不計。
4 靶材EDS
國外靶材生產公司占有了高端商場,國內靶材公司產品大多會集在裝修和工模具及大面積鍍膜職業;我國是產銦大國,每年國內ITO 靶材需求約1000 億人民幣,而咱們國內靶材公司連5%都做不到,存在很大的距離。究竟是設備原因?仍是工業技能落后?或許是咱們理論上面的缺失?怎么制作高端靶材占有國內商場?未來方向是什么?廣大科研工作者和靶材公司要盡力改動現狀。
檢測辦法及薄膜XPS 檢測以Cr--Si 靶材為例,是從靶塊切下一小塊樣品,圖1 是樣品的掃瞄電鏡外表形貌。玫瑰金鍍層成分隨深度變化的XPS 試驗辦法與成果:本節樣品是鍍玫瑰金的表殼。