CN112719278A - 锗锑碲合金粉体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种锗锑碲系合金粉体的制备方法，包括步骤：步骤一，以Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的原子比准备锗、锑、碲单质，锗、锑、碲单质的纯度为4.5N以上，真空熔炼锗、锑、碲单质以形成熔融混合物，采用高压惰性气体将熔融混合物气雾化冷凝保留高温相，得到粒度小于45微米的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的锗锑碲合金粉末；步骤二，将步骤一所得的锗锑碲合金粉末进行气流粉碎处理；步骤三，将步骤二粉碎的锗锑碲合金粉末进行气流分级，得到D90小于10微米的锗锑碲粉体。本公开采用气雾化法，合金液冷却速度快，避免了结构的偏析，成为单一相，在气雾化获得的粒度小于45微米的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7之后，利用Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的脆性通过气流粉碎和气流分级来获得D90小于10的锗锑碲粉体。
Description
技术领域
本公开涉及多元合金粉体的制备领域，具体涉及一种锗锑碲系合金粉体的制备方法。
背景技术
锗锑碲三元合金是各类相变材料中研究最多的，已被成功应用于光盘系列相变存储器，是在PCRAM应用中最具有竞争力的相变材料，锗锑碲合金晶态与非晶态之间具有较好的可逆性，晶化速率快，电阻率差异大，其中Ge2Sb2Te5化合物是锗锑碲合金中综合性能最好的。目前工艺上制备锗锑碲膜层的常用方法为磁控溅射，磁控溅射的原料为锗锑碲合金靶材或掺杂由C、Ge的锗锑碲靶材。Ge-Sb-Te三元体系中存在三种不稳定化合物，根据化合物的转熔点高低排序，分别是Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4、GeSb4Te7，其中Ge2Sb2Te5锗含量最高，其性能也最优异，是目前研究锗锑碲相变存储材料主要组成。Ge-Sb-Te三元体系中，除了存在上述三种化合物，还存在Ge-Te、Sb-Te间的二元化合物。
传统熔炼浇铸工艺容易导致靶材出现偏折，包括组分和结构上的偏折，即浇铸出的块体不同部位组成和结构上均会产生差异。不同部位组分上的差异，很容易导致溅射沉积形成的膜层组分不均匀性，另外不同晶体结构，原子键与键之间结合能的差距，会导致溅射速率的差异，从而影响膜层厚度。同样地，采用真空熔炼方法制备GeSbTe金属化合物时，首先得到GeSbTe合金液，然后将合金液自然冷却至室温，自然冷却过程中，合金液会按照Ge-Sb-Te合金相图进行相变，最终会形成多种化合物并存的体系，即存在结构上的偏折。
此外，目前研究Ge-Sb-Te体系相变存储材料的研究对象主要是三种不稳定化合物，而上述三种不稳定化合物均无延展性，且脆性较大，不适合热轧或冷轧。
通常直接熔炼浇铸后的材料多有缺陷、孔隙，均需要热轧或冷轧消除上述缺陷。因此，为了克服这种缺陷，提出有采用粉末冶金成型工艺制备Ge-Sb-Te三元合金靶材，但是依然存在自然冷却时，合金发生相变产生多种化合物结构并存的问题以及球磨粉方式制备粉体，粉体粒度偏大，球磨过程容易引入氧含量且粉体的颗粒形貌不规则等问题。另外，其采用球磨粉方式制备粉体，粉体粒度偏大，球磨过程容易引入氧含量，且粉体的颗粒形貌不规则。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种锗锑碲系合金粉体的制备方法，其能制备结构、组分以及粒度满足要求的GeSbTe合金粉体。
为了实现上述目的，在一些实施例中，本公开提供了一种锗锑碲系合金粉体的制备方法，其包括步骤：步骤一：以Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的原子比准备锗、锑、碲单质，锗、锑、碲单质的纯度为4.5N以上，真空熔炼锗、锑、碲单质以形成熔融混合物，采用高压惰性气体将熔融混合物气雾化冷凝保留高温相，得到粒度小于45微米的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的锗锑碲合金粉末；步骤二：将步骤一所得的锗锑碲合金粉末进行气流粉碎处理；步骤三，将步骤二粉碎的锗锑碲合金粉末进行气流分级，得到D90小于10微米的锗锑碲粉体。
在一些实施例中，在步骤一中，锗、锑、碲单质的纯度均为4.5N～6N。
在一些实施例中，在步骤一中，真空熔炼的真空度为8Pa以下。
在一些实施例中，在步骤一中，采用熔炼坩埚进行真空熔炼，熔炼坩埚的温度控制在700℃～800℃。
在一些实施例中，在步骤一中，雾化开始时将熔炼坩埚内的熔融混合物倒入加热的保温坩埚内，所述加热的保温坩埚的温度控制在680℃～780℃。
在一些实施例中，加热的保温坩埚连通于喷嘴，喷嘴连通于高压惰性气体，所述高压惰性气体的气雾化压力为10bar～35bar，喷嘴的直径为2mm～3mm。
在一些实施例中，在步骤一中，惰性气体为氮气。
在一些实施例中，在步骤二中，气流粉碎处理由气流粉碎机来执行，气流粉碎机的气源的压力8kg～10kg，气源提供加料用的气体和粉碎用的气体，气流粉碎机的加料的压力6kg～10kg，气流粉碎机的粉碎的压力6kg～10kg，且加料的压力不低于粉碎的压力。
在一些实施例中，加料的速度4kg/h～6kg/h。
在一些实施例中，气流分级采用气流分级机来执行，气流分级粒度为10μm。
本公开的有益效果如下：本公开采用气雾化法，合金液冷却速度快，避免了结构上的偏析，成品为单一相；在气雾化获得的粒度小于45微米的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7之后，利用Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的脆性通过气流粉碎和气流分级来D90小于10的锗锑碲粉体。
附图说明
图1是根据本公开实施例1的步骤一获得的GeSb2Te5粉体的XRD；
图2是根据本公开实施例2的步骤一获得的GeSb2Te4粉体的XRD。
具体实施方式
下面详细说明根据本公开的锗锑碲系合金粉体的制备方法。
根据本公开的锗锑碲系合金粉体的制备方法包括步骤：步骤一，以Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的原子比准备锗、锑、碲单质，锗、锑、碲单质的纯度为4.5N以上，真空熔炼锗、锑、碲单质以形成熔融混合物，采用高压惰性气体将熔融混合物气雾化冷凝保留高温相，得到粒度小于45微米的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的锗锑碲合金粉末；步骤二，将步骤一所得的锗锑碲合金粉末进行气流粉碎处理；步骤三，将步骤二粉碎的锗锑碲合金粉末进行气流分级，得到D90小于10微米的锗锑碲粉体。
本公开采用高压惰性气体将锗、锑、碲单质形成的熔融混合物急速雾化冷凝，保留高温相，避免缓慢降温时的相变，从而保证雾化冷凝得到的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的粉末的组分、结构(即避免了结构的偏折且为单一相的化合物)和颗粒尺寸，气雾化法制粉所得粉体形貌为较规则的球形。利用Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的脆性，再利用惰性气体气流粉碎进一步降低颗粒粒度(甚至破碎粘接在一起的颗粒再进一步粉碎细化)，最后利用气流分级得到粒度满足要求的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7粉体。
在本公开的锗锑碲系合金粉体的制备方法中，执行步骤一的设备为商购的株洲双菱科技有限公司的型号为GA0701的雾化制粉制备，执行步骤二的设备为商购的四川巨子粉体设备有限公司的型号为JZL100的气流粉碎机，执行步骤三的设备为四川巨子粉体设备有限公司的型号为JZF100的气流分级机。这三个设备在操作时均在保护气氛(例如氮气)中进行，从而制备的粉体的氧含量较低。为了提高工作效率，执行步骤二和步骤三的设备直接连接在一起。
在一些实施例中，在步骤一，锗、锑、碲单质的纯度均为4.5N～6N。锗、锑、碲单质的纯度能够保证最终制备的锗锑碲合金粉体的纯度。
在一些实施例中，在步骤一中，真空熔炼的真空度为8Pa以下，减少空气的含量，从而避免空气中组分(尤其是氧)对最终制备的锗锑碲合金粉体的氧含量的影响。
在一些实施例中，在步骤一中，采用熔炼坩埚进行真空熔炼，熔炼坩埚的温度控制在700℃～800℃。
在一些实施例中，在步骤一中，雾化开始时将熔炼坩埚内的熔融混合物倒入加热的保温坩埚内，所述加热的保温坩埚的温度控制在680℃～780℃。
在一些实施例中，加热的保温坩埚连通于喷嘴，喷嘴连通于高压惰性气体，所述高压惰性气体的气雾化压力为10bar～35bar，喷嘴的直径为2mm～3mm。在一些实施例中，喷嘴的直径为2mm，更有利于在同等气雾化压力，提高从喷嘴喷出的高压惰性气体的流速，增强雾化效果。
在一些实施例中，在步骤一中，惰性气体为氮气。
在一些实施例中，在步骤二中，气流粉碎处理由气流粉碎机来执行，气流粉碎机的气源(例如氮气)的压力8kg～10kg，气源提供加料用的气体和粉碎用的气体，气流粉碎机的加料的压力6kg～10kg，气流粉碎机的粉碎的压力6kg～10kg，且加料的压力不低于粉碎的压力。通过加料的压力不低于粉碎的压力，避免粉碎的压力大于加料的压力对加料产生阻碍。
在一些实施例中，加料的速度4kg/h～6kg/h。
在一些实施例中，气流分级采用气流分级机来执行，气流分级粒度为10μm。
[测试]
在以下的测试过程中，执行步骤一的设备为商购的株洲双菱科技有限公司的型号为GA0701的雾化制粉制备，执行步骤二的设备为商购的四川巨子粉体设备有限公司的型号为JZL100的气流粉碎机，执行步骤三的设备为四川巨子粉体设备有限公司的型号为JZF100的气流分级机，且执行步骤二的气流粉碎机和执行步骤三的气流分级机直接连接在一起。
实施例1
步骤一(气雾化制粉)：根据Ge2Sb2Te5原子比，计算出Ge、Sb、Te的质量百分比，称取5N锗粒4.26kg、5N锑粒7.068kg和5N碲粒18.672kg(即锗粒14.2wt％、锑粒23.56wt％、碲粒62.24wt％)装入熔炼坩埚内。再安装好保温坩埚、接料罐等整套雾化设备，开始抽真空，真空抽到8Pa以下停止抽真空，向雾化设备内通氮气至常压。打开感应及保温加热电源，开始加热，熔炼坩埚温度控制在750℃，保温坩埚温度控制在730℃，保温0.5h。开气源，雾化压力调节至15bar，喷嘴的直径为2mm，稳压30S。将熔炼坩埚内熔融混合物料到入保温坩埚中，保温坩埚内物料维持在1/3至1/2，直至雾化结束。冷却2h后，出料。过325目筛，得到粒度小于45μm的Ge2Sb2Te5粉体，然后取样送检测组分、杂质、PSD、氧含量、XRD，具体数据见表1、2和图2。
步骤二(气流粉碎)：将所得粒度将所得粒度小于45μm的Ge2Sb2Te5粉体加入气流粉碎机的振动加料器中，打开氮气气源，调节气源压力9kg，加料压力9kg，粉碎压力8kg，下料口呈负压状态，打开加料器电源，调节加料速度，将加料速度控制在5kg/h，粉碎用的氮气通过拉瓦尔喷嘴高速喷射入粉碎腔，在多股高压气流的交汇点处加料用的氮气输送的物料被反复碰撞、磨擦、剪切而粉碎；气流粉碎过程保证气源压力充足，待物料添加完毕后持续运行5min，保证设备内的物料充分粉碎。
步骤三(气流分级)：粉碎后的物料在风机抽力作用下随上升气流运动至气流分级机，在高速旋转的分级涡轮产生的强大离心力作用下，使粗细物料分离，符合粒度要求的细颗粒通过分级轮进入旋风分离器和除尘器收集，粗颗粒下降至粉碎区继续粉碎。设备停止运行30min后出料，取样测杂质、氧含量、PSD(粒度分布，Particle size distribution)，具体数据见表2。
表1 Ge2Sb2Te5粉体的组分值、氧含量、PSD
表2 Ge2Sb2Te5粉体的杂质(ppm)
通过图1、表1和表2可知气雾化所得粉体为Ge2Sb2Te5，粉体325目过筛率为70.20％，组分在偏差范围±0.5以内，氧含量89PPM，粉体粒度D90达到41.5μm(小于45μm)，粉体杂质总含量小于50PPM，纯度达到99.995％以上。
通过表2可知气流粉碎后成品氧含量为179PPM，D90为9.7μm(小于10μm)，粉体杂质总含量小于50PPM，纯度达到99.995％以上。达到目标低氧微米级锗锑碲系合金粉末质量标准。
实施例2
除步骤一中的根据GeSb2Te4原子比，计算出Ge、Sb、Te的质量百分比，称取5N锗粒2.637kg、5N锑粒8.841kg和5N碲粒18.522kg(即锗粒8.79wt％、锑粒29.47wt％、碲粒61.74％)装入熔炼坩埚内外，其余同实施例1。
步骤一中的具体数据见表3、表4和图2。
步骤三中的具体数据见表4。
表3 GeSb2Te4粉体的组分值、氧含量、PSD
表4 GeSb2Te4粉体的杂质(ppm)
通过图2、表3和表4可知气雾化所得粉体为GeSb2Te4，粉体325目过筛率为68.22％，组分在偏差范围±0.5以内，氧含量105PPM，粉体粒度D90达到42.3μm(小于45μm)，粉体杂质总含量小于50PPM，纯度达到99.995％以上。
通过表4可知气流粉碎后成品氧含量为212PPM，D90为9.5μm(小于10μm)，粉体杂质总含量小于50PPM，纯度达到99.995％以上。达到目标低氧微米级锗锑碲系合金粉末质量标准。
实施例3
除步骤一中的根据GeSb4Te7原子比，计算出Ge、Sb、Te的质量百分比，称取5N锗粒1.5kg、5N锑粒10.06kg和5N碲粒18.44kg(即锗粒5.00wt％、锑粒33.53wt％、碲粒61.47％)装入熔炼坩埚内外，其余同实施例1。
步骤一中的具体数据见表5、6
步骤三中的具体数据见表6。
表5 GeSb4Te7粉体的组分值、氧含量、PSD
表6 GeSb4Te7粉体的杂质(ppm)
通过表5和表6可知气雾化所得粉体为GeSb4Te7，粉体325目过筛率为70.31％，组分在偏差范围±0.5以内，氧含量120PPM，粉体粒度D90达到42.3μm(小于45μm)，粉体杂质总含量小于50PPM，纯度达到99.995％以上。
通过表6可知气流粉碎后成品氧含量为180PPM，D90为10.4μm，粉体杂质总含量小于50PPM，纯度达到99.995％以上。达到目标低氧微米级锗锑碲系合金粉末质量标准。
Claims (10)
1.一种锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一：以Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的原子比准备锗、锑、碲单质，锗、锑、碲单质的纯度为4.5N以上，真空熔炼锗、锑、碲单质以形成熔融混合物，采用高压惰性气体将熔融混合物气雾化冷凝保留高温相，得到粒度小于45微米的Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4或GeSb4Te7的锗锑碲合金粉末；
步骤二：将步骤一所得的锗锑碲合金粉末进行气流粉碎处理；
步骤三，将步骤二粉碎的锗锑碲合金粉末进行气流分级，得到D90小于10微米的锗锑碲粉体。
2.根据权利要求1所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，
在步骤一中，锗、锑、碲单质的纯度均为4.5N～6N。
3.根据权利要求1所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，在步骤一中，真空熔炼的真空度为8Pa以下。
4.根据权利要求1所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，
在步骤一中，采用熔炼坩埚进行真空熔炼，熔炼坩埚的温度控制在700℃～800℃。
5.根据权利要求4所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，
在步骤一中，雾化开始时将熔炼坩埚内的熔融混合物倒入加热的保温坩埚内，所述加热的保温坩埚的温度控制在680℃～780℃。
6.根据权利要求5所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，
加热的保温坩埚连通于喷嘴，喷嘴连通于高压惰性气体，所述高压惰性气体的气雾化压力为10bar～35bar，喷嘴的直径为2mm～3mm。
7.根据权利要求1所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，
在步骤一中，惰性气体为氮气。
8.根据权利要求1所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，
在步骤二中，气流粉碎处理由气流粉碎机来执行，气流粉碎机的气源的压力8kg～10kg，气源提供加料用的气体和粉碎用的气体，气流粉碎机的加料的压力6kg～10kg，气流粉碎机的粉碎的压力6kg～10kg，且加料的压力不低于粉碎的压力。
9.根据权利要求8所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，加料的速度4kg/h～6kg/h。
10.根据权利要求1所述的锗锑碲系合金粉体的制备方法，其特征在于，气流分级采用气流分级机来执行，气流分级粒度为10μm。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113800480A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-17 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 一种n型碲化铋基热电材料及其制备方法与应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001123267A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-05-08 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系スパッタリングターゲット材の製造方法 |
| US20070297938A1 (en) * | 2004-11-30 | 2007-12-27 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Sb-Te Alloy Sintered Compact Sputtering Target |
| US20090071821A1 (en) * | 2005-01-18 | 2009-03-19 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Sb-Te Alloy Powder for Sintering, Sintered Compact Sputtering Target Obtained by Sintering said Powder, and Manufacturing Method of Sb-Te Alloy Powder for Sintering |
| WO2009107498A1 (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-03 | 日鉱金属株式会社 | 焼結用Ｓｂ－Ｔｅ系合金粉末及び同粉末の製造方法並びに焼結体ターゲット |
| CN105917021A (zh) * | 2014-03-25 | 2016-08-31 | 捷客斯金属株式会社 | Sb-Te基合金烧结体溅射靶 |
| CN110396665A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-11-01 | 有研新材料股份有限公司 | 一种硫系多元合金靶材及其制造方法 |
| CN111036928A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-04-21 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 银氧化锡电接触材料用微米复合二氧化锡粉末的制备方法 |
-
2020
- 2020-12-29 CN CN202011595073.1A patent/CN112719278A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001123267A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-05-08 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系スパッタリングターゲット材の製造方法 |
| US20070297938A1 (en) * | 2004-11-30 | 2007-12-27 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Sb-Te Alloy Sintered Compact Sputtering Target |
| US20090071821A1 (en) * | 2005-01-18 | 2009-03-19 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Sb-Te Alloy Powder for Sintering, Sintered Compact Sputtering Target Obtained by Sintering said Powder, and Manufacturing Method of Sb-Te Alloy Powder for Sintering |
| WO2009107498A1 (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-03 | 日鉱金属株式会社 | 焼結用Ｓｂ－Ｔｅ系合金粉末及び同粉末の製造方法並びに焼結体ターゲット |
| CN105917021A (zh) * | 2014-03-25 | 2016-08-31 | 捷客斯金属株式会社 | Sb-Te基合金烧结体溅射靶 |
| CN110396665A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-11-01 | 有研新材料股份有限公司 | 一种硫系多元合金靶材及其制造方法 |
| CN111036928A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-04-21 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 银氧化锡电接触材料用微米复合二氧化锡粉末的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 李凤生等: "《微纳米粉体制备与改性设备》", 30 September 2004, 北京：国防工业出版社 * |
| 申小平: "《粉末冶金制造工程》", 30 June 2015, 北京：国防工业出版社 * |
| 陈志敏: "《高密度光盘存储技术及记录材料》", 哈尔滨：黑龙江大学出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113800480A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-17 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 一种n型碲化铋基热电材料及其制备方法与应用 |
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