CN106676487B

CN106676487B - 一种氧化锌基陶瓷溅射靶材及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN106676487B
Application number: CN201610880632.0A
Authority: CN
Inventors: 杨晔; 兰品军; 宋伟杰; 朱永明
Original assignee: Ningbo Sunlee Electronic Materials Co Ltd
Current assignee: Senxiang Ningbo New Materials Co ltd
Priority date: 2016-10-09
Filing date: 2016-10-09
Publication date: 2019-03-08
Anticipated expiration: 2036-10-09
Also published as: CN106676487A

Abstract

本发明涉及一种氧化锌基陶瓷溅射靶材及其制备方法和应用。具体地，本发明公开了一种氧化锌基靶材的制备方法，所述制备方法采用高浓度掺杂的氧化锌纳米粉体与纯氧化锌纳米粉体作为原料，可以实现极低含量的掺杂元素在所得靶材中的均匀分布，并且由于原料均为纳米级，因而可在较低的烧结温度下烧结制得晶粒尺寸小且致密度高的氧化锌基靶材。本发明还公开了所述氧化锌基靶材及其应用。所述制备方法具有工艺简单、成本低、安全环保、可大规模推广的特点。

Description

一种氧化锌基陶瓷溅射靶材及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及光电材料领域，具体地涉及一种氧化锌基陶瓷溅射靶材及其制备方法和应用。

背景技术

氧化锌作为一种环境友好、储量丰富的多功能宽禁带氧化物材料，在经过一定数量的简并掺杂(如铝、镓、铟、锡等)后，可以变成较高光电性能的透明导电氧化物材料(transparent conductive oxide，TCO)，具有紫外光吸收、可见光透明、红外光反射以及电学特性可调等优点，在平板显示、薄膜太阳能电池、建筑节能用Low-E玻璃、智能玻璃等光电信息领域得到越来越多的应用，可以作为薄膜太阳能电池中的透明电极层、中间介质层和背电极高反射层、节能Low-E玻璃中的功能介质层、智能玻璃的透明电极层以及家电玻璃的红外反射层等。

目前沉积氧化锌基薄膜的技术多种多样，其中以磁控溅射成膜最为成熟，它具有薄膜致密度高、均匀性与重复性好且易于大面积高速沉积等优点而被工业界接受并广泛采用。在磁控溅射过程中，陶瓷靶材起到至关重要的作用，它的性能与溅射稳定性以及最终膜层的光电特性密切相关。对高性能陶瓷靶材的要求是：高致密度、细小均匀的晶粒以及成分的均匀一致。高致密度确保靶材具有良好导热性、导电性、高的机械强度以及溅射稳定性；细小均匀的晶粒有助于降低溅射功率、提高溅射速率，这对工业规模的薄膜生产而言显得尤为重要；靶材的掺杂成分应均匀一致，有助于提升最终所溅射薄膜光电性能的均匀性。

氧化锌陶瓷靶材一般通过粉体压力成型、高温烧结的工艺获得。目前制备氧化锌基溅射靶材的主要方法是通过掺杂元素的氧化物与氧化锌粉末经机械混合，并采用热压或者冷等静压后置于1400℃以上的高温获得的，这种方法从制备工艺角度看较为简单，但是对制备高质量靶材而言显得尤为不足。具体地，现有的制备方法存在如下不足：(1)烧结温度过高，高的烧结温度虽然有利于获得高致密度的溅射靶材，但是也易诱发晶粒异常长大(粒径可超过100μm)；(2)成分难以均匀，由于原料采用掺杂元素的氧化物与氧化锌粉末经球磨等机械方式混合的粉体，而且掺杂氧化物的粉体量较少(通常为氧化锌质量的0.01～10％)，通过球磨方式很难保证两者之间能达到原子量级的均匀混合，导致靶材成分的不均匀，进而影响到溅射薄膜光电性能的均匀性；(3)所用粉体原料的粒径大多为微米量级，烧结活性较低，因此在低温条件下很难烧结致密，而更高的烧结温度还容易导致氧化锌靶材中氧的挥发，进而影响所溅射薄膜的透过率。

因此，本领域急需开发一种新型的可制备高性能氧化锌基陶瓷靶材的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的可制备高性能氧化锌基陶瓷靶材的方法。

本发明的第一方面，提供了一种氧化锌基靶材的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)提供一混合浆料，所述混合浆料包含掺杂的氧化锌纳米粉体、纯氧化锌纳米粉体和任选的分散剂溶液；

2)将所述混合浆料压制成型，得到陶瓷坯体；

3)烧结处理所述陶瓷坯体，得到所述氧化锌基靶材。

在另一优选例中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体具有选自下组的一个或多个特征：

1)所述掺杂的氧化锌纳米粉体为掺杂有选自下组的元素的纳米粉体：铝、镓、铟、锡、铬、钒、钛、钨、锆、或其组合；

2)按所述掺杂的氧化锌纳米粉体的总重量计，所述掺杂的氧化锌纳米粉体中掺杂元素的总掺杂浓度为5-80wt％；

3)所述掺杂的氧化锌纳米粉体的粒径为10-500nm。

在另一优选例中，按所述掺杂的氧化锌纳米粉体的总重量计，所述掺杂的氧化锌纳米粉体中掺杂元素的总掺杂浓度为8-70wt％，较佳地10-60wt％，更佳地15-50wt％。

在另一优选例中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体的粒径为15-300nm，较佳地20-200nm，更佳地25-150nm，最佳地30-80nm。

在另一优选例中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体是采用共沉淀法制备的。

在另一优选例中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体是如下制备的：

i-1)提供一盐溶液和一沉淀剂溶液，其中，所述盐溶液包含掺杂元素的盐和锌盐以及第一溶剂；所述沉淀剂溶液包含沉淀剂和第二溶剂；

i-2)在搅拌条件下，混合所述盐溶液和所述沉淀剂溶液，得到混合液，反应得到共沉淀产物；

i-3)煅烧处理所述共沉淀产物得到所述掺杂的氧化锌纳米粉体。

在另一优选例中，所述掺杂元素的盐中的掺杂元素选自下组：铝、镓、铟、锡、铬、钒、钛、钨、锆、或其组合。

在另一优选例中，所述掺杂元素的盐选自所述掺杂元素的下组盐：硝酸盐、盐酸盐、硫酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、醋酸盐、柠檬酸盐、或其组合。

在另一优选例中，所述锌盐选自下组：硫酸锌、硝酸锌、醋酸锌、氯化锌、或其组合。

在另一优选例中，所述沉淀剂选自下组：氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、尿素、或其组合。

在另一优选例中，所述第一溶剂和所述第二溶剂可相同或不同，分别独立地选自下组：水、乙醇、或其组合。

在另一优选例中，在所述盐溶液中，所述掺杂元素的盐与所述锌盐的质量比为5-80：20-95，较佳地8-70：30-92，更佳地10-60：40-90，最佳地15-50：50-85。

在另一优选例中，在步骤i-2)中，在所述混合液中，所述掺杂元素的盐和所述锌盐的摩尔数之和与所述沉淀剂的摩尔数的比值为1：1-5，较佳地1：1.5-4，更佳地1：2-3。

在另一优选例中，在步骤i-2)中，所述混合液的pH值为4-12，较佳地5-10，更佳地6-8.5。

在另一优选例中，在步骤i-2)中，所述混合液的反应温度为5-90℃，较佳地20-80℃，更佳地40-75℃。

在另一优选例中，在步骤i-2)之后，还包括如下步骤：

i-2-1)陈化处理所述共沉淀产物；

i-2-2)任选地用清洗溶剂清洗前述步骤所得产物；

i-2-3)任选地干燥处理前述步骤所得产物。

在另一优选例中，所述陈化处理的处理时间为1-50h，较佳地3-40h。

在另一优选例中，所述陈化处理的处理温度为10-50℃，较佳地20-40℃。

在另一优选例中，所述清洗溶剂选自下组：水、无水乙醇、或其组合。

在另一优选例中，在步骤i-3)中，所述煅烧处理的处理温度为300-900℃，较佳地500-800℃。

在另一优选例中，在步骤i-3)中，所述煅烧处理的处理时间为0.5-10h，较佳地2-8h。

在另一优选例中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体的形状为球形。

在另一优选例中，所述纯氧化锌纳米粉体的粒径为10-800nm。

在另一优选例中，所述纯氧化锌纳米粉体的粒径为30-600nm，较佳地80-500nm，更佳地150-400nm。

在另一优选例中，所述分散剂溶液包含分散剂和第三溶剂。

在另一优选例中，所述分散剂选自下组：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、或其组合。

在另一优选例中，所述第三溶剂选自下组：水、乙醇、或其组合。

在另一优选例中，在所述分散剂溶液中分散剂的含量为0.1-10wt％，较佳地0.3-5wt％，按所述分散剂溶液的总重量计。

在另一优选例中，所述混合浆料中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体和纯氧化锌纳米粉体的质量比为0.01-20：80-99.99。

在另一优选例中，所述混合浆料中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体和纯氧化锌纳米粉体的质量比为0.05-15：85-99.95，较佳地0.1-10：90-99.9。

在另一优选例中，按所述混合浆料的总重量计，所述分散剂溶液的含量为0－3wt％，较佳地1－2wt％。

在另一优选例中，在步骤2)之前，还包括如下步骤：

ii-1)球磨处理所述混合浆料；

ii-2)任选地干燥处理前述步骤所得产物；

ii-3)任选地研磨处理前述步骤所得产物。

在另一优选例中，所述球磨处理的转速为100－400转/min，较佳地200－300转/min。

在另一优选例中，所述球磨处理的时间为2-48h，较佳地5-30h。

在另一优选例中，所述干燥处理的温度为50-100℃，较佳地60-90℃。

在另一优选例中，所述干燥处理的处理时间为5－40h，较佳地10－30h。

在另一优选例中，所述压制成型的压力为10-500MPa；和/或

所述压制成型的保压时间为10-2000s。

在另一优选例中，所述压制成型分为两阶段进行：

a-1)低压成型；和

a-2)高压成型。

在另一优选例中，所述低压成型的压力为10-200MPa，较佳地30-100MPa。

在另一优选例中，所述低压成型的保压时间为10-500s，较佳地30-300s。

在另一优选例中，所述低压成型为单轴模压成型。

在另一优选例中，所述高压成型的压力为100-400MPa，较佳地150-300MPa。

在另一优选例中，所述高压成型的保压时间为30-1500s，较佳地50-1200s，更佳地80-300s。

在另一优选例中，所述高压成型为冷等静压成型。

在另一优选例中，所述陶瓷坯体的致密度为50-85％，较佳地60-80％。

在另一优选例中，所述烧结处理的处理温度为1000-1400℃；和/或

所述烧结处理的处理时间为0.1-48h。

在另一优选例中，所述烧结处理的处理温度为1000-1390℃，较佳地1100-1380℃。

在另一优选例中，所述烧结处理的处理时间为0.5-24h，较佳地1-12h。

在另一优选例中，所述烧结处理分为两阶段进行：

b-1)低温烧结；和

b-2)高温烧结。

在另一优选例中，所述低温烧结的烧结温度为1000-1300℃，较佳地1100-1280℃。

在另一优选例中，所述低温烧结的烧结时间为0.1-24h，较佳地0.5-10h。

在另一优选例中，所述低温烧结的升温速率为0.5-10℃/min，较佳地1-5℃/min。

在另一优选例中，所述高温烧结的烧结温度为1200-1400℃，较佳地1200-1380℃。

在另一优选例中，所述高温烧结的烧结时间为1-24h，较佳地2-10h。

在另一优选例中，所述高温烧结的升温速率为1-20℃/min，较佳地3-10℃/min。

本发明的第二方面，提供了一种氧化锌基靶材，所述靶材的致密度≥99％，且组成所述靶材的晶粒的粒径为5-50μm。

在另一优选例中，所述靶材的致密度≥99.2％，较佳地≥99.5％。

在另一优选例中，组成所述靶材的晶粒的粒径为8-30μm，较佳地10-25μm。

在另一优选例中，所述靶材含有选自下组的掺杂元素：铝、镓、铟、锡、铬、钒、钛、钨、锆、或其组合；和/或

按所述靶材的总重量计，所述靶材中掺杂元素的掺杂量为0.01-20wt％。

在另一优选例中，按所述靶材的总重量计，所述靶材中掺杂元素的掺杂量为0.05-15wt％，较佳地0.1-10wt％。

在另一优选例中，所述掺杂元素均匀分布于所述靶材中。

在另一优选例中，所述“均匀分布”指所述掺杂元素在所述靶材的任一单位体积内的体积密度与所述掺杂元素在整个所述靶材中的体积密度的比值为0.8-1.2，较佳地0.9-1.1。

在另一优选例中，所述靶材是采用本发明第一方面所述的方法制备的。

本发明的第三方面，提供了一种本发明第二方面所述靶材的用途，用于磁控溅射沉积形成掺杂的氧化锌基薄膜。

本发明的第四方面，提供了一种掺杂的氧化锌基薄膜，所述掺杂的氧化锌基薄膜是采用本发明第二方面所述的氧化锌基靶材经磁控溅射得到的。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1为实施例4所得氧化锌基靶材的SEM断面图片。

图2是实施例4所得氧化锌基靶材中一种掺杂元素Al的EDS图谱元素面分布图。

具体实施方式

本发明人经过长期而深入的研究，意外地发现采用高浓度掺杂的氧化锌纳米粉体和高纯的氧化锌纳米粉体的混合物作为原料，可以实现极低含量的掺杂元素在所得靶材中的均匀分布，并且由于原料均为纳米级，因此所述靶材可在较低的烧结温度下烧结得到高致密度且晶粒尺寸较小的靶材。在此基础上，发明人完成了本发明。

术语

如本文所用，术语“相对密度”和“致密度”可互换使用，均指靶材的实际测量密度与理论密度的比值。

制备方法

本发明提供了一种氧化锌基靶材的制备方法，所述方法包括如下步骤：

2)将所述混合浆料经干燥形成粉体后压制成型，得到陶瓷坯体；

3)烧结处理所述陶瓷坯体，得到所述氧化锌基靶材。

在本发明中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体具有选自下组的一个或多个特征：

1)所述掺杂的氧化锌纳米粉体为掺杂有包括(但并不限于)下组的元素的纳米粉体：铝、镓、铟、锡、铬、钒、钛、钨、锆、或其组合；

3)所述掺杂的氧化锌纳米粉体的粒径为10-500nm。

在另一优选例中，所述掺杂元素的盐中的掺杂元素包括(但并不限于)：铝、镓、铟、锡、铬、钒、钛、钨、锆、或其组合。

在另一优选例中，所述掺杂元素的盐选自所述掺杂元素的包括(但并不限于)的盐：硝酸盐、盐酸盐、硫酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、醋酸盐、柠檬酸盐、或其组合。

在另一优选例中，所述锌盐没有特别限制，包括(但并不限于)：硫酸锌、硝酸锌、醋酸锌、氯化锌、或其组合。

在另一优选例中，所述沉淀剂没有特别限制，包括(但并不限于)：氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、尿素、或其组合。

在另一优选例中，在步骤i-2)中，在所述混合液中，所述掺杂元素的盐和所述锌盐的摩尔数之和与所述沉淀剂的摩尔数的比值为1：1－10，较佳地1：1.5－6，更佳地1：2－4。

在另一优选例中，在步骤i-2)之后，还包括如下步骤：

i-2-1)陈化处理所述共沉淀产物；

i-2-2)任选地用清洗溶剂清洗前述步骤所得产物；

i-2-3)任选地干燥处理前述步骤所得产物。

在另一优选例中，所述清洗溶剂包括(但并不限于)：水、无水乙醇、或其组合。

在本发明中，所述纯氧化锌纳米粉体的粒径为10-800nm。

在另一优选例中，所述分散剂溶液包含分散剂和第三溶剂。

在另一优选例中，所述分散剂包括(但并不限于)：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙二醇聚、或其组合。

在另一优选例中，所述第三溶剂包括(但并不限于)：水、乙醇、或其组合。

在本发明中，所述混合浆料中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体和纯氧化锌纳米粉体的质量比为0.01-20：80-99.99。

在另一优选例中，按所述混合浆料的总重量计，所述分散剂溶液的含量为0－10wt％，较佳地1－5wt％。

在另一优选例中，在步骤2)之前，还包括如下步骤：

ii-1)球磨处理所述混合浆料；

ii-2)任选地干燥处理前述步骤所得产物；

ii-3)任选地研磨处理前述步骤所得产物。

在另一优选例中，所述球磨处理的转速为100-400转/min，较佳地200-300转/min。

在另一优选例中，所述球磨处理的时间为2-48h，较佳地5-30h。

在另一优选例中，所述干燥处理的处理时间为5-40h，较佳地10-30h。

在本发明中，所述压制成型的压力为10-500MPa；和/或

所述压制成型的保压时间为10-2000s。

在另一优选例中，所述压制成型分为两阶段进行：

a-1)低压成型；和

a-2)高压成型。

在另一优选例中，所述低压成型为单轴模压成型。

在另一优选例中，所述高压成型为冷等静压成型。

在本发明中，所述烧结处理的处理温度为1000-1400℃；和/或

所述烧结处理的处理时间为0.1-48h。

在另一优选例中，所述烧结处理分为两阶段进行：

b-1)低温烧结；和

b-2)高温烧结。

典型地，所述制备方法的流程如下：

先采用共沉淀制备出高浓度掺杂的氧化锌纳米粉体(掺杂浓度为10～60wt％)，然后将上述掺杂的粉体与纯氧化锌粉体球磨混合形成烧结起始原料(掺杂浓度为0.01～10wt％)，通过模压成型与冷等静压成型后获得高密度陶瓷坯体，随后置于高温条件下烧结形成致密掺杂氧化锌陶瓷，再经过机加工最终形成氧化锌陶瓷溅射靶材。

步骤一、制备高浓度掺杂氧化锌粉体：

(1)将掺杂金属盐和锌盐溶解到去离子水中形成盐总浓度为0.5mol/L～3mol/L的盐溶液，其中，掺杂金属盐中的金属离子与锌盐中的锌离子摩尔数按照掺杂金属氧化物质量/(掺杂金属氧化物质量+氧化锌质量)＝10～60wt％进行配比；

(2)将沉淀剂溶解到去离子水中形成1mol/L～6mol/L的沉淀剂溶液；

(3)在强烈搅拌下，将步骤(1)中配制的盐溶液以5mL/min～50mL/min的速度均匀地滴加至步骤(2)配制的沉淀剂溶液中，滴加过程中保持混合体系的pH值为5～10，温度10℃～80℃，获得共沉淀产物；

(4)将上述共沉淀产物陈化10h～30h后，沉淀物依次用去离子水和无水乙醇洗涤后干燥，得到白色产物；

(5)将上述白色产物在400℃～800℃煅烧1h～5h，制得高浓度掺杂的氧化锌粉体；粉体呈球形，粒径为50～100nm。

其中，所述的掺杂金属盐为铝盐、镓盐、铟盐、锡盐、铬盐、钒盐中的一种。

优选地，所述的掺杂金属盐选自硝酸铝、硝酸镓、硝酸铟、氯化锡、硝酸铬、硝酸钒、四氯化钛、六氯化钨、硝酸锆中的一种。

所述的锌盐选自硫酸锌、硝酸锌、醋酸锌或氯化锌中的一种。

所述的沉淀剂选自氨水、碳酸铵、碳酸氢铵或尿素中的一种。

步骤二、制备烧结起始原料

(1)称量一定量步骤一制备的高浓度掺杂氧化锌粉体与粒径为200～500纳米的纯氧化锌粉体混合，混合物中掺杂金属氧化物粉体质量/(掺杂金属氧化物质量+氧化锌质量)＝0.01～10wt％，满足掺杂量与最终所得掺杂氧化锌靶材中的掺杂量一致；

(2)粉体混合后倒入含有0.1～3wt％分散剂的去离子水中，经过8～24h的球磨形成浆料；

(3)将浆料取出置于60～100℃的烘箱中干燥，再经过研磨形成粉体，作为陶瓷烧结起始原料；

其中，所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧甲基纤维素中的一种或两种。

步骤三、陶瓷坯体成型

(1)将步骤二(3)形成的粉体经过30～150MPa的单轴模压成型，保压时间为30～300s；

(2)将经单轴模压成型的样品经120～300MPa的冷等静压，保压时间为60～600s，形成相对密度为60～75％的陶瓷坯体；

步骤四、陶瓷烧结

将步骤三(2)中的坯体放入箱式电阻炉中，首先由室温以0.5～10℃/min的升温速率升到第一步设定温度1200～1300℃，保温30～240min，然后以1～20℃/min升温速率升到第二步设定温度1320～1395℃，并保温120～480min，最后，以0.5～10℃/min的降温速率降至室温。

步骤五、将步骤四中的样品经过切割、打磨成规定尺寸，即为高致密度细晶氧化锌基磁控溅射靶材。

氧化锌基靶材

本发明还提供了一种氧化锌基靶材，所述靶材的致密度≥99％，且组成所述靶材的晶粒的粒径为5-50μm。

在本发明中，所述靶材含有包括(但并不限于)下组的掺杂元素：铝、镓、铟、锡、铬、钒、钛、钨、锆、或其组合；和/或

在另一优选例中，所述掺杂元素均匀分布于所述靶材中。

优选地，所述靶材是采用本发明所述方法制备的。

氧化锌基靶材的应用

本发明还提供了一种所述靶材的用途，用于磁控溅射沉积形成掺杂的氧化锌基薄膜。

本发明还提供了一种掺杂的氧化锌基薄膜，所述掺杂的氧化锌基薄膜是采用所述的氧化锌基靶材经磁控溅射得到的。

与现有技术相比，本发明具有以下主要优点：

(1)由于采用高浓度掺杂的氧化锌纳米粉体作为掺杂元素源，因此，所述制备方法可以实现极低的掺杂元素在靶材中的均匀分布；

(2)采用纳米级粉体作为原料，可以有效提高原料的烧结活性，因此所述靶材可在较低的烧结温度(≤1400℃)下烧结得到晶粒尺寸小且致密度高的靶材；

(3)采用常压烧结，避免热压以及热等静压等昂贵设备的使用。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

实施例1制备高浓度掺杂的氧化锌纳米粉体

(1)将10g硝酸铝和40g硝酸锌溶解到200ml去离子水中形成盐总浓度为1.06mol/L的盐溶液；

(2)将14.77g沉淀剂氨水溶解到去离子水中形成2.12mol/L的沉淀剂溶液；

(3)在强烈搅拌下，将步骤(1)中配制的盐溶液以10mL/min的速度均匀地滴加至步骤(2)配制的沉淀剂溶液中，滴加过程中保持混合体系的pH值为7.5，温度70℃，获得共沉淀产物；

(4)将上述共沉淀产物在30℃下陈化20h后，沉淀物依次用去离子水和无水乙醇洗涤后干燥，得到白色产物；

(5)将上述白色产物在700℃煅烧4h，制得高浓度掺杂的氧化锌粉体；粉体呈球形，粒径约为60nm。

实施例2制备烧结起始原料

(1)称量10g实施例1制备的高浓度掺杂的氧化锌纳米粉体与90g粒径为300nm的纯氧化锌纳米粉体混合；

(2)粉体混合后倒入100ml含有1wt％的分散剂聚乙烯醇的去离子水中，经过12h的球磨(球磨转速为250转/min)形成浆料；

(3)将浆料取出置于80℃的烘箱中干燥20h，再经过研磨形成粉体，作为陶瓷烧结起始原料。

实施例3陶瓷坯体成型

(1)将实施例2所得粉体经过75MPa的单轴模压成型，保压时间为100s；

(2)将经单轴模压成型的样品经200MPa的冷等静压，保压时间为120s，形成相对密度为71％的陶瓷坯体。

实施例4陶瓷烧结

将实施例3所得坯体放入箱式电阻炉中，首先由室温以3℃/min的升温速率升到第一步设定温度1250℃，保温100min，然后以5℃/min降温速率升到第二步设定温度1360℃，并保温240min，最后，以3℃/min的降温速率降至室温。

将前述步骤所得样品经过切割、打磨成规定尺寸，即得到高致密度细晶氧化锌基磁控溅射靶材。

结果

对实施例4所得靶材使用场发射扫描电子显微镜(SEM)观察晶粒尺寸、利用电子能谱(EDS)分析掺杂元素的分布情况，利用阿基米德法测量密度并根据实测密度与理论密度之间的百分比计算靶材的相对密度。

图1为实施例4所得氧化锌基靶材的SEM断面图片。

从图1中可以看出：靶材中晶粒粒径均匀且粒径约为10～20μm，经测量靶材的相对密度为99.6％。

图2是实施例4所得氧化锌基靶材中掺杂元素Al的EDS图谱元素面分布图。

从图2中可以看出：所述掺杂元素均匀分布于所述靶材中。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种氧化锌基靶材的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2)将所述混合浆料压制成型，得到陶瓷坯体；

3)烧结处理所述陶瓷坯体，得到所述氧化锌基靶材；

其中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体和纯氧化锌纳米粉体的质量比为0.01-20：80-99.99。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述掺杂的氧化锌纳米粉体具有选自下组的一个或多个特征：

3)所述掺杂的氧化锌纳米粉体的粒径为10-500nm。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述掺杂的氧化锌纳米粉体的粒径为30-500nm。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述纯氧化锌纳米粉体的粒径为10-800nm。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述混合浆料中，所述掺杂的氧化锌纳米粉体和纯氧化锌纳米粉体的质量比为0.05-15：85-99.95。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述压制成型的压力为10-500MPa；和/或

所述压制成型的保压时间为10-2000s。

7.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述烧结处理的处理温度为1000-1400℃；和/或

所述烧结处理的处理时间为0.1-48h。

8.一种氧化锌基靶材，其特征在于，所述靶材的致密度≥99％，且组成所述靶材的晶粒的粒径为5-50μm；

所述靶材是采用权利要求1所述的方法制备的。

9.如权利要求8所述的靶材，其特征在于，所述靶材含有选自下组的掺杂元素：铝、镓、铟、锡、铬、钒、钛、钨、锆、或其组合；和/或

10.如权利要求8所述的靶材，其特征在于，所述掺杂元素均匀分布于所述靶材中，所述“均匀分布”指所述掺杂元素在所述靶材的任一单位体积内的体积密度与所述掺杂元素在整个所述靶材中的体积密度的比值为0.8-1.2。

11.一种权利要求8所述靶材的用途，其特征在于，用于磁控溅射沉积形成掺杂的氧化锌基薄膜。