CN114086132B - 一种铜镓靶材及其制备方法与应用 - Google Patents

一种铜镓靶材及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114086132B
CN114086132B CN202111428656.XA CN202111428656A CN114086132B CN 114086132 B CN114086132 B CN 114086132B CN 202111428656 A CN202111428656 A CN 202111428656A CN 114086132 B CN114086132 B CN 114086132B
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
gallium
casting
heating
gallium alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111428656.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114086132A (zh
Inventor
王兰
黄宇彬
阿南·辛格·迪欧达特
童培云
朱刘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vital Thin Film Materials Guangdong Co Ltd
Original Assignee
Vital Thin Film Materials Guangdong Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vital Thin Film Materials Guangdong Co Ltd filed Critical Vital Thin Film Materials Guangdong Co Ltd
Priority to CN202111428656.XA priority Critical patent/CN114086132B/zh
Publication of CN114086132A publication Critical patent/CN114086132A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114086132B publication Critical patent/CN114086132B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/005—Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0322—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIBIIICVI chalcopyrite compounds, e.g. Cu In Se2, Cu Ga Se2, Cu In Ga Se2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铜镓靶材及其制备方法与应用，属于金属靶材技术领域；本发明以铜镓合金为原料，加热熔融、浇铸、冷却制备得到铜镓合金；本发明通过优选铜镓合金，将其直接作为铜镓靶材制备的原料，同时优选浇铸温度和浇铸速率，使得制备得到的产品无偏析、无气孔、无裂纹且密度高、晶粒大小分布均匀；采用本发明的制备方法制备得到的铜镓靶材成品率高，可以达到91％以上，氧含量低于10ppm，能够很好的满足真空溅射镀膜的需要，从而能够应用于太阳能电池的薄层制造上。

Description

一种铜镓靶材及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于金属靶材技术领域，尤其涉及一种铜镓靶材及其制备方法与应用。
背景技术
铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池由于无毒，无污染，且具有高的光电转换效率以及稳定性，被认为是薄膜电池中最有潜力的太阳能电池。其中，铜镓靶材作为溅射镀膜重要的原材料之一，其纯度、密度、微观组织结构等直接影响了CIGS薄膜的质量，从而影响CIGS薄膜太阳能电池的光电转换效率。
目前，铜镓靶材的制备方法主要分为铸造法和粉末冶金法。粉末冶金法制备的铜镓靶材虽然成分均匀但是密度低，工艺流程长，杂质与气体含量高，溅射速率慢等缺点；铸造法也存在着组分偏析严重，缩孔，气孔等问题，从而导致成品率降低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高密度、无偏析、无气孔、无裂纹的铜镓靶材及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种铜镓靶材的制备方法，包括以下步骤：
(1)加热熔融铜镓合金，得铜镓合金液；
(2)将步骤(1)铜镓合金液浇铸在模具中；
(3)冷却，得铜镓靶材。
本发明的技术方案通过优选铜镓合金，将其直接作为铜镓靶材制备的原料，能够有效的避免采用单质铜和单质镓或采用单质铜、单质镓和铜镓合金的混合物加热熔融作为原料带来了气孔多、裂纹多、偏析严重的问题。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，铜镓合金中铜的质量百分数为65％-75％。
当铜镓合金中铜的质量百分数在上述范围内，能够避免由于合金中镓的含量过高导致制备得到的铜镓靶材的脆性过大的问题，同时也能避免在制备的过程中由于脆性过大导致裂纹增加的问题。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，加热熔融为以15-25℃/min的升温速率升温至950-1050℃并保温5-15分钟。
当保温时间在上述范围内时，能够使得制备得到的产品无气孔、不偏析，若保温的时间过短，会导致铜镓合金熔融液中气体不能完全排出，且熔融液温差较大，后续会继续形成气孔、裂纹，若保温时间过长，会出现过热现象，导致热裂纹的产生。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，加热熔融在真空或惰性气体保护下进行。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，加热熔融在真空下进行，加热熔融体系中的真空度＜0.1Pa。
控制加热熔融在真空下进行并保证一定的真空度能够避免铜镓合金在加热熔融的过程中形成氧化物，导致产品的杂质含量增加、成品率降低的问题。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，模具为石墨模具。
采用石墨模具进行后续浇铸，能够使得在熔炼过程中不会引入杂质元素，石墨模具的加热方式包括热传导和感应加热，从而能够达到快速加热的效果、提高生产效率、降低成本。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，模具的内部和模具内芯的外表面都覆盖一层均匀的氮化硼，从而有利于后续的脱模。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，模具在浇铸前，在温度为130-230℃的环境下加热1-2h。
将模具在浇铸前放在温度为130-230℃的环境下加热1-2h，能够保证在浇铸前模具本身残留的气体和水蒸气能够被完全除去，从而避免在浇铸过程中模具本身的气体引发产品产生气孔，降低成品率；若模具的温度过低，会使得气体无法完全去除，当模具的温度在上述范围内时，就能够很好的去除模具本身残留的气体和水蒸气，因此，优选将模具在浇铸前放在上述温度范围内加热1-2h，这样既能保证去除效果也能避免过高的温度带来的能源浪费。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，浇铸的温度为950-1050℃。
当选择的浇铸温度在950-1050℃之间时，一方面能避免由于浇铸温度过低导致的铜镓合金未完全熔融，并且残留的气体无法逸出，从而导致的气孔缺陷；另一方面也能够避免由于浇铸温度过高出现的缩孔、裂纹等缺陷。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，浇铸的速率为1-4kg/s。
当选择的浇铸速率在1-4kg/s之间时，一方面能够避免速率过慢导致的气孔、缩孔、裂纹等缺陷；另一方面也能够避免速率过快导致的气体无法逸出从而产生的气孔等缺陷。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，浇铸使用的漏斗的孔径为6-8mm。
浇铸使用的漏斗的孔径在上述6-8mm的优选范围内时，能够保证制备得到的产品的品质，若孔径过小，则会导致浇铸过程不顺利、浇铸液难以顺利流下的问题，若孔径过大，则会导致流速过快、流下的液体堆积快而产生的裂纹问题。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，冷却的时间为1.5-2.5h。
另外，本发明还提供了一种铜镓靶材。
另外，本发明还提供了铜镓靶材在制造太阳能电池的薄层上的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
第一：本发明通过优选铜镓合金，将其直接作为铜镓靶材制备的原料，能够有效的避免采用单质铜和单质镓或采用单质铜、单质镓和铜镓合金的混合物加热熔融作为原料带来了气孔多、裂纹多、偏析严重的问题；同时优选浇铸温度和浇铸速率，进一步保证了制备得到的产品无偏析、无气孔、无裂纹且杂质和氧含量合格、密度高、晶粒大小分布均匀；
第二：本发明的制备方法易于控制、可操作性强；利用圆筒成型模具简化了靶材加工过程，减少了机加工余量，提高了合金原料的收得率，降低了成本；
第三：采用本发明的制备方法制备得到的铜镓靶材成品率高，可以达到91％以上，氧含量低于10ppm，能够很好的满足真空溅射镀膜的需要，从而能够应用于太阳能电池的薄层制造上。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明实施例的铜镓靶材的合成步骤如下：
(1)称取铜镓合金30Kg放入石墨坩埚中，维持坩埚中的真空度在0.1Pa以下，以20℃/min的升温速率升温至1000℃，待合金完全熔融后充分搅拌并保温10min，得铜镓合金液，其中称取的铜镓合金中铜与镓的重量比为75:25；
(2)在石墨模具内部与石墨内芯外表面均匀喷涂氮化硼，再将组装好的石墨模具放入加热炉中加热1h，加热温度为180℃；接着将步骤(1)铜镓合金液均匀浇铸在孔径为6mm的高纯石墨漏斗上，铜镓合金液随着漏斗流入石墨模具中，其中，浇铸的过程中维持温度在1000℃，浇铸的速率为2kg/s；
(3)将浇铸好的铜镓合金铸锭随炉冷却1.5h，取出后得铜镓靶材。
实施例2
本发明实施例的铜镓靶材的合成步骤如下：
(1)称取铜镓合金30Kg放入石墨坩埚中，维持坩埚中的真空度在0.1Pa以下，以15℃/min的升温速率升温至950℃，待合金完全熔融后充分搅拌并保温15min，得铜镓合金液，其中称取的铜镓合金中铜与镓的重量比为70:30；
(2)在石墨模具内部与石墨内芯外表面均匀喷涂氮化硼，再将组装好的石墨模具放入加热炉中加热1h，加热温度为230℃；接着将步骤(1)铜镓合金液均匀浇铸在孔径为7mm的高纯石墨漏斗上，铜镓合金液随着漏斗流入石墨模具中，其中，浇铸的过程中维持温度在950℃，浇铸的速率为4kg/s；
(3)将浇铸好的铜镓合金铸锭随炉冷却2.0h，取出后得铜镓靶材。
实施例3
本发明实施例的铜镓靶材的合成步骤如下：
(1)称取铜镓合金30Kg放入石墨坩埚中，维持坩埚中的真空度在0.1Pa以下，以25℃/min的升温速率升温至1050℃，待合金完全熔融后充分搅拌并保温10min，得铜镓合金液，其中称取的铜镓合金中铜与镓的重量比为65:35；
(2)在石墨模具内部与石墨内芯外表面均匀喷涂氮化硼，再将组装好的石墨模具放入加热炉中加热1h，加热温度为130℃；接着将步骤(1)铜镓合金液均匀浇铸在孔径为8mm的高纯石墨漏斗上，铜镓合金液随着漏斗流入石墨模具中，其中，浇铸的过程中维持温度在1050℃，浇铸的速率为2kg/s；
(3)将浇铸好的铜镓合金铸锭随炉冷却2.5h，取出后得铜镓靶材。
实施例4
本发明实施例的铜镓靶材的合成步骤如下：
(1)称取铜镓合金30Kg放入石墨坩埚中，维持坩埚中的真空度在0.1Pa以下，以20℃/min的升温速率升温至1000℃，待合金完全熔融后充分搅拌并保温10min，得铜镓合金液，其中称取的铜镓合金中铜与镓的重量比为75:25；
(2)在石墨模具内部与石墨内芯外表面均匀喷涂氮化硼，再将组装好的石墨模具放入加热炉中加热1h，加热温度为180℃；接着将步骤(1)铜镓合金液均匀浇铸在孔径为6mm的高纯石墨漏斗上，铜镓合金液随着漏斗流入石墨模具中，其中，浇铸的过程中维持温度在1000℃，浇铸的速率为1kg/s；
(3)将浇铸好的铜镓合金铸锭随炉冷却1.5h，取出后得铜镓靶材。
实施例5
本发明实施例的铜镓靶材的合成步骤如下：
(1)称取铜镓合金30Kg放入石墨坩埚中，维持坩埚中的真空度在0.1Pa以下，以20℃/min的升温速率升温至1000℃，待合金完全熔融后充分搅拌并保温10min，得铜镓合金液，其中称取的铜镓合金中铜与镓的重量比为75:25；
(2)在石墨模具内部与石墨内芯外表面均匀喷涂氮化硼，再将组装好的石墨模具放入加热炉中加热1h，加热温度为180℃；接着将步骤(1)铜镓合金液均匀浇铸在孔径为6mm的高纯石墨漏斗上，铜镓合金液随着漏斗流入石墨模具中，其中，浇铸的过程中维持温度在1000℃，浇铸的速率为4kg/s；
(3)将浇铸好的铜镓合金铸锭随炉冷却1.5h，取出后得铜镓靶材。
对比例1
本发明对比例的铜镓靶材的合成步骤如下：
本对比例与实施例1的差别在于步骤(1)中，本对比例是称取纯度为99.99％的单质铜22.5Kg和纯度为99.99％的单质镓7.5Kg放入石墨坩埚中作为原料。
对比例2
本发明对比例的铜镓靶材的合成步骤如下：
本对比例与实施例1的差别在于步骤(1)中，本对比例是称取纯度为99.99％的单质铜11.25Kg、纯度为99.99％的单质镓3.75Kg和铜镓合金15Kg放入石墨坩埚中作为原料，其中铜镓合金中铜与镓的重量比为75:25。
对比例3
本发明对比例的铜镓靶材的合成步骤如下：
本对比例与实施例1的差别在于步骤(1)中，本对比例是以20℃/min的升温速率升温至1200℃，对应的步骤(2)的浇铸温度也为1200℃。
对比例4
本发明对比例的铜镓靶材的合成步骤如下：
本对比例与实施例1的差别在于步骤(1)中，本对比例是以20℃/min的升温速率升温至800℃，对应的步骤(2)的浇铸温度也为800℃。
对比例5
本发明对比例的铜镓靶材的合成步骤如下：
本对比例与实施例1的差别在于步骤(2)中，本对比例是将石墨模具放入加热炉中加热1h，加热温度为100℃。
对比例6
本发明对比例的铜镓靶材的合成步骤如下：
本对比例与实施例1的差别在于步骤(2)中，本对比例中高纯石墨漏斗的孔径为2mm。
对比例7
本发明对比例的铜镓靶材的合成步骤如下：
本对比例与实施例1的差别在于步骤(2)中，本对比例中高纯石墨漏斗的孔径为12mm。
效果例
对实施例1-5和对比例1-7制备得到的产品进行元素含量的检测、密度的测定、晶粒尺寸的测量，检测的结果具体如表1所示：
表1：实施例1-5和对比例1-7所得产品检测数据表
从实施例1-5可以看出，当制备过程中的参数在本发明的技术方案给出的范围内时，得到的产品成品率高，在91％以上，氧含量低，在10ppm以下，其他碳、氮、氢元素的含量也都低于10ppm；其中，实施例3的浇铸温度为1050℃，为优选范围的最高温度，存在着过热的风险，其次，实施例3的模具加热温度为优选范围的最小值130℃，存在着气体含量过多而导致气孔萌生的风险，因此，整体上来看，实施例3由于取了优选范围的两个端点值，其成品率在实施例1-5中最低，为91％；另外，实施例1和实施例4、5的差别在于浇铸速率的不一样，从表1中可以发现，当实施例1中选择的浇铸速率在2kg/s时，得到的成品率是略微高于实施例4和5的；
从实施例1和对比例1、2可以看出，当采用的原料中添加了单质铜和单质镓时，或者只用单质铜和单质镓作为原料时，会使得成品率显著下降，说明采用现做的铜镓合金和使用铜镓合金重熔是会对成品率带来显著影响的，这是因为若在原料中添加了单质铜和单质镓，这两者中含有未除尽的气体，从而会使得在加热熔融过程中气体无法完全排除，从而导致气孔的产生，降低了产品的成品率；从实施例1和对比例3可以看出，当升高浇铸温度时，产品的成品率也有明显下降，这是因为浇铸温度过高会导致冷却速率过慢，过热度越大，凝固时间越长，从而容易产生偏析，降低成品率；另一方面，还可以发现，对比例3的晶粒尺寸明显大于实施例1且晶粒的粒径范围明显宽与实施例1，这是因为浇铸温度过高，冷却速率过慢，导致晶粒生长不均匀且易产生大颗粒的晶粒；从实施例1和对比例4可以看出，当降低浇铸温度时，产品的成品率下降，这是因为浇铸温度过低，会使得气体无法完全逸出，因此，导致气孔的增加，降低成品率；从实施例1和对比例5可以看出，当降低模具的温度时，成品率显著降低，这是因为模具的加热温度过低，无法完全的除去模具表面吸收的气体以及水蒸气，从而在熔炼的过程中会出现水蒸气并形成气泡，降低产品的成品率；从实施例1和对比例6和7可以看出，当漏斗的孔径过小或过大时，都会降低成品率；当孔径过小时，铜镓熔液将会堵住漏斗口，从而无法完成浇铸，并且更多的气体被吸入；当孔径过大时，熔液流下的速度大大增大，会出现补给不足的现象，导致裂纹、缩孔的形成。
最后应当说明的是，以上实施例以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种铜镓靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）加热熔融铜镓合金，得铜镓合金液；
（2）将步骤（1）铜镓合金液以1-4 kg/s的速率浇铸在模具中；
（3）冷却，得铜镓靶材；
所述步骤（1）中，铜镓合金中铜的质量百分数为65%-75%；
所述步骤（1）中，加热熔融为以15-25℃/min的升温速率升温至950-1050℃并保温5-15分钟，加热熔融在真空下进行，加热熔融体系中的真空度＜0.1Pa；
所述步骤（2）中，模具在浇铸前，在温度为130-230℃的环境下加热1-2h，浇铸使用的漏斗的孔径为6-8mm；浇铸的温度为950-1050℃。
2.一种铜镓靶材，其特征在于，采用如权利要求1所述的制备方法制备得到。
3.如权利要求2所述的铜镓靶材在制造太阳能电池的薄层上的应用。
CN202111428656.XA 2021-11-26 2021-11-26 一种铜镓靶材及其制备方法与应用 Active CN114086132B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111428656.XA CN114086132B (zh) 2021-11-26 2021-11-26 一种铜镓靶材及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111428656.XA CN114086132B (zh) 2021-11-26 2021-11-26 一种铜镓靶材及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114086132A CN114086132A (zh) 2022-02-25
CN114086132B true CN114086132B (zh) 2023-11-17

Family

ID=80305254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111428656.XA Active CN114086132B (zh) 2021-11-26 2021-11-26 一种铜镓靶材及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114086132B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102206770A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 住友化学株式会社 铜镓合金及其制造方法
CN102959107A (zh) * 2010-07-06 2013-03-06 三井金属矿业株式会社 Cu－Ga合金以及Cu－Ga合金溅射靶
CN105074047A (zh) * 2013-03-29 2015-11-18 三菱综合材料株式会社 圆筒型溅射靶及其制造方法
CN113088727A (zh) * 2021-03-10 2021-07-09 先导薄膜材料（广东）有限公司 一种铜银合金的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102206770A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 住友化学株式会社 铜镓合金及其制造方法
CN102959107A (zh) * 2010-07-06 2013-03-06 三井金属矿业株式会社 Cu－Ga合金以及Cu－Ga合金溅射靶
CN105074047A (zh) * 2013-03-29 2015-11-18 三菱综合材料株式会社 圆筒型溅射靶及其制造方法
CN113088727A (zh) * 2021-03-10 2021-07-09 先导薄膜材料（广东）有限公司 一种铜银合金的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
劳动部培训司组织.化铁工.中国劳动出版社,1990,(第1版),第325-326页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114086132A (zh) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI546401B (zh) Cu-Ga alloy sputtering target and its manufacturing method
CN108339953B (zh) 一种非真空下引连铸铬锆铜扁锭的生产工艺
CN109290583B (zh) 一种消除7075铝合金选择性激光熔化成型裂纹的方法
CN109704782B (zh) 一种用于光伏多晶硅生产的Si2N2O陶瓷粉体的制备方法
CN114293159A (zh) 一种镍基合金靶材的制备方法
TW201428114A (zh) Ｃｕ－Ｇａ合金濺鍍靶及其製造方法
CN110218981A (zh) 一种铜镓靶材及其制备方法
CN110904364A (zh) 一种铝合金靶材的制备方法
CN114086132B (zh) 一种铜镓靶材及其制备方法与应用
CN114393197A (zh) 高锡含量高塑性铜锡合金的定向凝固法制备方法
JP5750393B2 (ja) Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット及びその製造方法
CN101748313A (zh) 锌-锂合金材料及其制备方法
WO2012098722A1 (ja) Cu-Gaターゲット及びその製造方法並びにCu-Ga系合金膜からなる光吸収層及び同光吸収層を用いたCIGS系太陽電池
TWI545208B (zh) A Cu-Ga alloy sputtering target, a casting product for the sputtering target, and the like
CN112981265A (zh) 一种无碳高速钢及其制备方法
CN104593612A (zh) 一种利用温度梯度纯化镁熔体的方法
CN113088727B (zh) 一种铜银合金的制备方法
CN114592173A (zh) 一种CdIn合金靶材及其制备方法
CN113684456A (zh) La-Ti合金靶及其制备方法
CN114686826A (zh) 一种CdIn靶材及其制备方法
CN112570690A (zh) 一种三维网状碳化硅陶瓷增强铝基复合材料制备方法
CN111112587A (zh) 减轻高温合金母合金二次缩孔的方法
CN116516304A (zh) 一种铋碲硒合金靶材的制备方法
CN115747731B (zh) 一种金属钪稀土靶材的制备方法
CN117467864A (zh) 一种高熵合金的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant