CN108002838B - 高导电性硫化镉靶材及其制备方法 - Google Patents

高导电性硫化镉靶材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种高导电性硫化镉靶材及其制备方法。所述高导电性硫化镉靶材由硫化镉以及无水硫酸镉组成，所述无水硫酸镉的含量为50ppm～10000ppm。本申请通过向硫化镉粉体中掺入无水硫酸镉可以明显提高硫化镉靶材的导电性能。

Description

高导电性硫化镉靶材及其制备方法
技术领域
本申请涉及半导体材料领域，尤其涉及一种高导电性硫化镉靶材及其制备方法。
背景技术
硫化镉(CdS)是化学性能较为稳定的宽禁带半导体材料，其禁带宽度Eg为2.42ev，分子量为144.46g/mol，无放射性，微溶于水和乙醇，溶于酸且极易溶于氨水。CdS纳米薄膜具有良好的光电转换特性，能很好地匹配太阳能光谱可见光区且对可见光有非常好的透射率，通常使用CdS纳米薄膜充当窗口层与P型半导体材料一起构成异质结太阳能电池。如CdS纳米薄膜可在CIGS薄膜太阳能电池中作为n型半导体层，与CIGS层构成p-n结，组成太阳能电池。同时CdS是目前与CIGS匹配最好的缓冲层材料，由德国太阳能和氢能研究中心制造的以CdS薄膜作为缓冲层的CIGS薄膜太阳能电池的最高转换率已达到20.3％。
伴随着CIGS薄膜太阳能电池的蓬勃发展，硫化镉在太阳能领域的作用亦越来越受重视。目前硫化镉薄膜多通过磁控溅射形成，其中，硫化镉靶材的导电性能直接影响到溅射效率及薄膜的均匀性。因此，急需一种高品质的硫化镉靶材以满足行业需求。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种高导电性硫化镉靶材及其制备方法，所述制备方法简单高效，且所得到的硫化镉靶材具有较好的导电性能。
为了达到上述目的，在本申请的一方面，本申请提供了一种高导电性硫化镉靶材，其由硫化镉以及无水硫酸镉组成，所述无水硫酸镉的含量为50ppm～10000ppm。
在本申请的另一方面，本申请提供了高导电性硫化镉靶材的一种制备方法，其包括步骤：将硫化镉粉体加入到硫酸镉溶液中，浸泡一段时间，然后经过离心、干燥、破碎研磨，接着置于热压烧结炉内进行压靶处理，降温后开炉出料，即得到高导电性硫化镉靶材。
在本申请的又一方面，本申请提供了高导电性硫化镉靶材的另一种制备方法，其包括步骤：将硫化镉粉体和无水硫酸镉粉体混合，然后置于热压烧结炉内进行压靶处理，降温后开炉出料，即得到高导电性硫化镉靶材。
相对于现有技术，本申请的有益效果为：
本申请向硫化镉粉体中掺入无水硫酸镉可以明显提高硫化镉靶材的导电性能。
具体实施方式
下面详细说明根据本申请的高导电性硫化镉靶材及其制备方法。
首先说明根据本申请第一方面的高导电性硫化镉靶材。
根据本申请第一方面的高导电性硫化镉靶材由硫化镉以及无水硫酸镉组成，所述无水硫酸镉的含量为50ppm～10000ppm。
在根据本申请第一方面的高导电性硫化镉靶材中，向硫化镉粉体中掺入无水硫酸镉可以明显提高硫化镉靶材的导电性能，同时利用该硫化镉靶材磁控溅射时可以得到更均匀的硫化镉薄膜，提高溅射效率。无水硫酸镉的含量不宜过高，否则可能会影响制备得到的硫化镉靶材的使用，例如影响硫化镉靶材磁控溅射形成的硫化镉薄膜的均匀性。
在根据本申请第一方面的高导电性硫化镉靶材中，优选地，所述无水硫酸镉的含量为300ppm～7000ppm。
其次说明根据本申请第二方面的高导电性硫化镉靶材的一种制备方法。
根据本申请第二方面的高导电性硫化镉靶材的一种制备方法，用于制备本申请第一方面所述高导电性硫化镉靶材，包括步骤：将硫化镉粉体加入到硫酸镉溶液中，浸泡一段时间，然后经过离心、干燥、破碎研磨，接着置于热压烧结炉内进行压靶处理，降温后开炉出料，即得到高导电性硫化镉靶材。
在根据本申请第二方面所述的高导电性硫化镉靶材的一种制备方法中，所述硫化镉粉体的纯度大于等于5N。
在根据本申请第二方面所述的高导电性硫化镉靶材的一种制备方法中，干燥温度为200℃～500℃，经过离心、干燥、破碎研磨后可得到掺杂均匀的硫化镉粉体。
在根据本申请第二方面所述的高导电性硫化镉靶材的一种制备方法中，压靶处理过程为：将破碎研磨后的粉体经装炉、抽真空、加热、加压后压制成靶材。具体过程为：将破碎研磨后的粉体装入热压烧结炉中并抽真空，之后在温度为500℃～800℃、压力为15T～50T的条件下压制成靶材。
在根据本申请第二方面所述的高导电性硫化镉靶材的一种制备方法中，压靶处理后还可以对靶材表面进行进一步的加工处理，以提高靶材表面的平整度和靶材整体的规整性。
再次说明根据本申请第三方面的高导电性硫化镉靶材的另一种制备方法。
根据本申请第三方面所述的高导电性硫化镉靶材的另一种制备方法，用于制备本申请第一方面所述高导电性硫化镉靶材，包括步骤：将硫化镉粉体和无水硫酸镉粉体混合，然后置于热压烧结炉内进行压靶处理，降温后开炉出料，即得到高导电性硫化镉靶材。
在根据本申请第三方面所述的高导电性硫化镉靶材的另一种制备方法中，所述硫化镉粉体的纯度大于等于5N。
在根据本申请第三方面所述的高导电性硫化镉靶材的另一种制备方法中，所述无水硫酸镉粉体的纯度大于等于3N，所述无水硫酸镉粉体的目数为200目以下。
在根据本申请第三方面所述的高导电性硫化镉靶材的另一种制备方法中，压靶处理过程为：将混合后的粉体经装炉、抽真空、加热、加压后压制成靶材。具体过程为：将混合后的粉体装入热压烧结炉中并抽真空，之后在温度为500℃～800℃、压力为15T～50T的条件下压制成靶材。
在根据本申请第三方面所述的高导电性硫化镉靶材的另一种制备方法中，压靶处理后还可以对靶材表面进行进一步的加工处理，以提高靶材表面的平整度和靶材整体的规整性。
下面结合实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
实施例1
将3.0kg、目数为200目以下、纯度为5N的硫化镉粉体与30.0g、目数为200目以下、纯度为3N的无水硫酸镉粉体在三维混合机内混合2h，取样检测，其中，无水硫酸镉的含量为9860ppm。接着将硫化镉与无水硫酸镉混合后的粉体装入热压烧结炉并抽真空、加热至800℃、加压至15T后压制成靶材，降温后开炉出料，取样检测，硫化镉靶材的电阻约为2500Ω。
实施例2
将3.0kg、目数为200目以下、纯度为5N的硫化镉粉体与0.3g、目数为200目以下、纯度为3N的无水硫酸镉粉体在三维混合机内混合6h，取样检测，其中，无水硫酸镉的含量为65ppm。接着将硫化镉与无水硫酸镉混合后的粉体装入热压烧结炉并抽真空、加热至500℃、加压至50T后压制成靶材，降温后开炉出料，取样检测，硫化镉靶材的电阻约为8900Ω。
实施例3
将3.0kg、目数为200目以下、纯度为5N的硫化镉粉体加入到10L、浓度为5g/L、硫酸镉纯度为4N的硫酸镉溶液中混合均匀，接着用三足式离心机进行离心甩干，然后在300℃干燥4h、球磨得到掺杂无水硫酸镉的硫化镉粉体，取样检测，其中，无水硫酸镉的含量为4570ppm。接着掺杂无水硫酸镉的硫化镉粉体装入热压烧结炉并抽真空、加热至700℃、加压至30T后压制成靶材，降温后开炉出料，取样检测，硫化镉靶材的电阻约为6800Ω。
对比例1
称取3.0kg、目数为200目以下、纯度为5N的硫化镉粉体直接装入热压烧结炉并抽真空、加热至700℃、加压至30T后压制成靶材，降温后开炉出料，取样检测，硫化镉靶材的电阻>105Ω，将硫化镉靶材破碎后发现内部呈现暗红色，这也表明得到的硫化镉靶材的电阻较大。
综上，向硫化镉粉体中掺入无水硫酸镉可以使得到的硫化镉靶材具有较好的导电性能。

Claims (10)

1.一种高导电性硫化镉靶材，其特征在于，由硫化镉以及无水硫酸镉组成，所述无水硫酸镉的含量为50ppm～10000ppm。
2.根据权利要求1所述的高导电性硫化镉靶材，其特征在于，所述无水硫酸镉的含量为300ppm～7000ppm。
3.一种高导电性硫化镉靶材的制备方法，用于制备权利要求1或2所述的高导电性硫化镉靶材，其特征在于，包括步骤：
将硫化镉粉体加入到硫酸镉溶液中，浸泡一段时间，然后经过离心、干燥、破碎研磨，接着置于热压烧结炉内进行压靶处理，降温后开炉出料，即得到高导电性硫化镉靶材。
4.根据权利要求3所述的高导电性硫化镉靶材的制备方法，其特征在于，所述硫化镉粉体的纯度大于等于5N。
5.根据权利要求3所述的高导电性硫化镉靶材的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为200℃～500℃。
6.根据权利要求3所述的高导电性硫化镉靶材的制备方法，其特征在于，压靶处理过程为：将破碎研磨后的粉体经装炉、抽真空、加热、加压后压制成靶材。
7.一种高导电性硫化镉靶材的制备方法，用于制备权利要求1或2所述的高导电性硫化镉靶材，其特征在于，包括步骤：
将硫化镉粉体和无水硫酸镉粉体混合，然后置于热压烧结炉内进行压靶处理，降温后开炉出料，即得到高导电性硫化镉靶材。
8.根据权利要求7所述的高导电性硫化镉靶材的制备方法，其特征在于，所述硫化镉粉体的纯度大于等于5N。
9.根据权利要求7所述的高导电性硫化镉靶材的制备方法，其特征在于，所述无水硫酸镉粉体的纯度大于等于3N，所述无水硫酸镉粉体的目数为200目以下。
10.根据权利要求7所述的高导电性硫化镉靶材的制备方法，其特征在于，压靶处理过程为：将混合后的粉体经装炉、抽真空、加热、加压后压制成靶材。
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