CN115044977A - 一种C12A7：e-电子化合物靶材及其制备方法 - Google Patents
一种C12A7：e-电子化合物靶材及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115044977A CN115044977A CN202210573634.0A CN202210573634A CN115044977A CN 115044977 A CN115044977 A CN 115044977A CN 202210573634 A CN202210573634 A CN 202210573634A CN 115044977 A CN115044977 A CN 115044977A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- compound
- powder
- preparation
- target
- electron
- 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.)
- Granted
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 89
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000013077 target material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 23
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 17
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 3
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002490 spark plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/16—Preparation of alkaline-earth metal aluminates or magnesium aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
- C01F7/164—Calcium aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/002—Crucibles or containers for supporting the melt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/003—Heating or cooling of the melt or the crystallised material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种C12A7：e‑电子化合物靶材及其制备方法，属于无机材料靶材制备技术领域，该方法包括以下步骤：(1)将CaCO3、Al2O3粉混合均匀后，置于石墨坩埚中，在通入惰性气体气氛炉中进行固相反应，形成C12A7化合物；(2)将步骤(1)所得的C12A7化合物破碎成粉体，将粉体置于带盖石墨桶中，然后将装有粉体的石墨桶置于真空感应炉中进行熔炼还原，采用定向凝固的方式，形成C12A7：e‑电子化合物；(3)将步骤(2)所得C12A7：e‑电子化合物加工后，与背板进行绑定，得到C12A7：e‑电子化合物靶材。采用上述方法制备的C12A7：e‑电子化合物靶材相对密度和纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种C12A7：e-电子化合物靶材及其制备方法，属于无机材料靶材制备技术领域。
背景技术
C12A7(12CaO·7Al2O3，Ca12Al14O33)具有独特的笼型晶体结构，外来的离子能够进入笼子中并可以在笼间游走，这将开创新型的固体电解质种类甚至是电子化合物，其在燃料电池。离子发射器，传感器等领域具有潜在的应用价值。
C12A7还是一种光诱导体，它在紫外照射处理后，导电性增加了10个数量级。其优点是在大自然中的储量大，原料成本低，无污染；具有良好的光透过性，最大声子能量较低，可以有效减少辐射松弛现象，经过还原处理后可以获得永久导电性，这就使C12A7在光电转换领域具有较大的应用前景。
专利CN 105951171 A,公开了一种电子化合物C12A7：e-单晶体的制备方法，采用放电等离子体烧结、光学悬浮区域熔炼以及活性物质还原法制备出高纯度、高质量的C12A7：e-单晶体，首先制备多晶棒作为棒料，通过区域熔炼，切成小薄片，再次采用金属钛块作为还原剂在石英管中进行合成C12A7：e-晶体。通过分析，虽然能够制备出C12A7：e-晶体，但是尺寸上较小、操作比较繁琐。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种C12A7：e-电子化合物靶材及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为，第一方面，提供一种C12A7：e-电子化合物靶材的制备方法，包括以下步骤：
(1)将CaCO3、Al2O3粉混合均匀后，置于石墨坩埚中，在通入惰性气体气氛炉中进行固相反应，形成C12A7化合物；其中，反应温度为1300～1400℃，升温速率为5～10℃，反应时间为4～6h；
(2)将步骤(1)所得的C12A7化合物破碎成颗粒，将颗粒置于带盖石墨桶中，然后将装有颗粒的石墨桶置于真空感应炉中进行熔炼还原，采用定向凝固的方式，形成C12A7：e-电子化合物；其中，熔炼还原的温度为1450～1600℃，时间为2～4h，定向凝固的速率为0.1～0.5mm/s；
(3)将步骤(2)所得C12A7：e-电子化合物加工后，与背板进行绑定，得到C12A7：e-电子化合物靶材。
本发明采用固相反应结合定向凝固技术，可以制备得到大尺寸C12A7：e-电子化合物；采用定向凝固技术，有效避免材料中缺陷的产生，形成致密的C12A7：e-电子化合物。在熔炼还原过程中使用带盖的高纯石墨桶，石墨桶不仅是制备C12A7：e-电子化合物的载体，同时在熔炼还原过程中，还作为还原剂，将C12A7化合物还原成C12A7：e-电子化合物，因此本发明无需添加任何还原助剂，即可得到致密度高、纯度高、内部无缺陷的C12A7：e-电子化合物。
定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属样未凝固熔体中建立起沿特定方向的温度梯度，从而使熔体在气壁上形核后沿着与热流相反的方向，按要求的结晶取向进行凝固的技术。
固相反应的温度决定了C12A7化合物的颗粒度、致密性和纯度，当固相反应的温度低于1300℃时，会导致C12A7结晶性变差，无法获得纯C12A7相；当固相反应的温度高于1400℃时，原料分解为CA和C3A，导致了C12A7化合物中包裹物的形成，在温度范围1300～1400℃之间合成的C12A7化合物不包含其他相，结晶性好，为纯C12A7相。
另外，在固相反应过程中需要在含有惰性气体的环境中进行，在无氧环境下，才能形成C12A7化合物，而氧气含量过多又会导致坩埚材料被氧化，此外，还会在C12A7化合物形成杂相，因此可以通过调控惰性气体的通入量来控制固相反应的气氛环境。惰性气体可以选择氮气、氩气、氦气中的一种，但不限于上述惰性气体。
优选地，所述熔炼还原的温度为1500～1550℃，时间为2.5～3.5h。
优选地，所述定向凝固的速率为0.1～0.3mm/s。
C12A7：e-电子化合物的制备过程中，熔炼还原温度和定向凝固的速率是影响C12A7：e-电子化合物质量的两个关键因素。
C12A7化合物在真空感应炉中熔融，熔融过程中，C12A7化合物熔体中产生的气体能够排除熔体之外，减少C12A7：e-电子化合物的缺陷，提高相对密度和纯度。为了能够将C12A7化合物熔体中的气泡完全排除，因此选择在1460-1550℃的温度范围内熔炼2-4h。具体的，当熔炼温度较高时，可以适当减少熔炼时间，当熔炼温度较低时，可以适当延长熔炼时间，上述操作可以将熔体中气泡完全排除。发明人发现，在1500～1550℃的温度范围内，熔炼2.5～3.5h，可以更好的提高C12A7：e-电子化合物的相对密度。
通过定向凝固的速率控制C12A7：e-电子化合物的结晶速度和结晶质量，速率过快，晶体生长速度快，生长过程不易控制，结晶质量差并且晶体内部缺陷多；速率过慢，晶体生长缓慢或者不生长，晶体尺寸小。在速率范围为0.1～0.5mm/s内，可以获得性能较佳的C12A7：e-电子化合物，当定向凝固的速率为0.1～0.3mm/s时，C12A7：e-电子化合物的性能更佳，具体的，晶体没有缺陷，相对密度高。
优选地，所述步骤(2)，颗粒的粒径<10mm。
在进行熔炼还原之前，需要将C12A7化合物进行破碎，控制熔炼还原的C12A7化合物的粒径小于10mm，这样能够保证C12A7化合物在熔炼还原过程中不会造成颗粒内部未熔融，就进入定向凝固阶段，降低C12A7：e-电子化合物的性能。
优选地，所述CaCO3、Al2O3粉混合的步骤为：将CaCO3、Al2O3粉置于双运动设备中进行搅拌至混合均匀。
优选地，所述双运动设备的物料桶转速为10～30r/min，内部螺旋叶片转速为50～70r/min，搅拌的时间为4～6h。
CaCO3、Al2O3粉混合的均匀性可以提高C12A7化合物的致密性，进一步提高C12A7：e-电子化合物的性能。
优选地，所述步骤(3)，加工的具体步骤为：步骤(2)所得C12A7：e-电子化合物用单线切割将其切割成厚度为6.5～7mm的小圆柱，再次经过磨床磨至成品厚度，然后在数控外圆磨床进行外圆加工，得到成品；其中，单向切割的进刀量为1～2mm，磨床的进刀量为0.01～0.05mm，外圆加工的进刀量为1～2mm。
第二方面，提供一种C12A7：e-电子化合物靶材，所述C12A7：e-电子化合物靶材由本发明第一方面的制备方法制备而成。
优选地，所述C12A7：e-电子化合物靶材的相对密度>99％，纯度>4N。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明采用定向凝固技术制备C12A7：e-电子化合物，有效避免材料产生缺陷，提高C12A7：e-电子化合物的致密性。
2、采用带盖的高纯石墨桶，无需添加任何还原助剂，即可得到致密度高、纯度高、内部无缺陷的C12A7：e-电子化合物。
附图说明
图1为实施例2所得C12A7：e-电子化合物靶材的外观图；
图2为实施例2所得C12A7：e-电子化合物靶材的超声波扫描图。
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和附图对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例提供了一种C12A7：e-电子化合物靶材，包括以下步骤：
(1)将纯度为4N的CaCO3粉和Al2O3粉按照原子比12:7进行配料得到混合物，将混合物放入到双运动设备中进行搅拌直至混合均匀；其中，双运动设备物料桶的转速为10r/min，内部螺旋叶片转速为50r/min，搅拌时间为6h；
将混合均匀的物料放到石墨坩埚中，盖上盖，放入气氛炉，通入氮气进行固相反应，形成C12A7化合物；其中，固相反应的温度为1300℃，升温速率为5℃/min，固相反应的时间为6h；
(2)将步骤(1)所得的C12A7化合物用碳化钨锤子敲成颗粒，颗粒的粒径小于10mm，将颗粒放入石墨桶中，盖上石墨盖，石墨盖中间预留一个小孔；
然后将装有颗粒的石墨桶置于真空感应炉中进行熔炼还原，熔炼还原的温度为1450℃，熔炼还原的时间为4h，采用定向凝固方式，从底部往上缓慢进行，定向凝固的移动速度为0.1mm/s，直到凝固完全形成C12A7:e-化合物。
(3)将步骤(2)所得C12A7：e-电子化合物从石墨桶里面取出，用单线切割将其切割成厚度为6.5mm的小圆柱，再次经过磨床磨至成品厚度，然后上CNC进行外圆加工，磨至成品101*6mm，其中，单线切割为进刀量为1mm，磨床的进刀量为0.01mm，外圆加工的进刀量为1mm；
(4)将加工后的C12A7：e-电子化合物绑定在铜背板上，得到C12A7：e-电子化合物靶材。
实施例2
本实施例提供了一种C12A7：e-电子化合物靶材，包括以下步骤：
(1)将纯度为4N的CaCO3粉和Al2O3粉按照原子比12:7进行配料得到混合物，将混合物放入到双运动设备中进行搅拌直至混合均匀；其中，双运动设备物料桶的转速为10r/min，内部螺旋叶片转速为50r/min，搅拌时间为6h；
将混合均匀的物料放到石墨坩埚中，盖上盖，放入气氛炉，通入氮气进行固相反应，形成C12A7化合物；其中，固相反应的温度为1350℃，升温速率为8℃/min，固相反应的时间为6h；
(2)将步骤(1)所得的C12A7化合物用碳化钨锤子敲成颗粒，颗粒的粒径小于10mm，将颗粒放入石墨桶中，盖上石墨盖，石墨盖中间预留一个小孔；
然后将装有颗粒的石墨桶置于真空感应炉中进行熔炼还原，熔炼还原的温度为1500℃，熔炼还原的时间为3h，采用定向凝固方式，从底部往上缓慢进行，定向凝固的移动速度为0.15mm/s，直到凝固完全形成C12A7:e-化合物。
(3)将步骤(2)所得C12A7：e-电子化合物从石墨桶里面取出，用单线切割将其切割成厚度为7mm的小圆柱，再次经过磨床磨至成品厚度，然后上CNC进行外圆加工，磨至成品101*6mm，其中，单线切割为进刀量为1mm，磨床的进刀量为0.05mm，外圆加工的进刀量为1mm；
(4)将加工后的C12A7：e-电子化合物绑定在铜背板上，得到C12A7：e-电子化合物靶材。
实施例3
本实施例提供了一种C12A7：e-电子化合物靶材，包括以下步骤：
(1)将纯度为4N的CaCO3粉和Al2O3粉按照原子比12:7进行配料得到混合物，将混合物放入到双运动设备中进行搅拌直至混合均匀；其中，双运动设备物料桶的转速为10r/min，内部螺旋叶片转速为50r/min，搅拌时间为6h；
将混合均匀的物料放到石墨坩埚中，盖上盖，放入气氛炉，通入氮气进行固相反应，形成C12A7化合物；其中，固相反应的温度为1400℃，升温速率为10℃/min，固相反应的时间为6h；
(2)将步骤(1)所得的C12A7化合物用碳化钨锤子敲成颗粒，颗粒的粒径小于10mm，将颗粒放入石墨桶中，盖上石墨盖，石墨盖中间预留一个小孔；
然后将装有颗粒的石墨桶置于真空感应炉中进行熔炼还原，熔炼还原的温度为1550℃，熔炼还原的时间为2h，采用定向凝固方式，从底部往上缓慢进行，定向凝固的移动速度为0.2mm/s，直到凝固完全形成C12A7:e-化合物。
(3)将步骤(2)所得C12A7：e-电子化合物从石墨桶里面取出，用单线切割将其切割成厚度为7mm的小圆柱，再次经过磨床磨至成品厚度，上CNC进行外圆加工，磨至成品101*6mm，其中，单线切割为进刀量为1mm，磨床的进刀量为0.05mm，外圆加工的进刀量为1.5mm；
(4)将加工后的C12A7：e-电子化合物绑定在铜背板上，得到C12A7：e-电子化合物靶材。
测试实施例1～3所得C12A7：e-电子化合物靶材的性能，测试方法如下：
相对密度：采用阿基米德原理进行检测。
缺陷检测：采用超声波扫描C-Scan(全称为C-mode Scanning AcousticMicroscope)进行靶材内部缺陷检测。
组分和纯度：采用ICP-OES仪(全称为inductively coupledplas ma-opticalemission spectroscopy，指电感耦合等离子体发射光谱仪)进行测试。
测试结果如下表1和图1所示。
表1
| 相对密度/％ | 纯度 | |
| 实施例1 | 99.4 | 4N |
| 实施例2 | 99.6 | 4N |
| 实施例3 | 99.5 | 4N |
从表1的试验数据可知，本发明制备的C12A7：e-电子化合物靶材的相对密度>99％，纯度>4N。
图1为实施例2所得C12A7：e-电子化合物靶材的外观图，图2为实施例2所得C12A7：e-电子化合物靶材的超声波扫描图。从图1和图2中可以看出，本发明制备的C12A7：e-电子化合物靶材组织均匀，无缺陷。
最后所应当说明的是，以上实施例用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同等替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种C12A7：e-电子化合物靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将CaCO3、Al2O3粉混合均匀后，置于石墨坩埚中，在通入惰性气体气氛炉中进行固相反应，形成C12A7化合物；其中，反应温度为1300～1400℃，升温速率为5～10℃，反应时间为4～6h；
(2)将步骤(1)所得的C12A7化合物破碎成粉体，将粉体置于带盖石墨桶中，然后将装有粉体的石墨桶置于真空感应炉中进行熔炼还原，采用定向凝固的方式，形成C12A7：e-电子化合物；其中，熔炼还原的温度为1450～1600℃，时间为2～4h，定向凝固的速率为0.1～0.5mm/s；
(3)将步骤(2)所得C12A7：e-电子化合物加工后，与背板进行绑定，得到C12A7：e-电子化合物靶材。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼还原的温度为1450～1550℃，时间为2.5～3.5h。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述定向凝固的速率为0.1～0.3mm/s。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，粉体的粒径<10mm。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述CaCO3、Al2O3粉混合的步骤为：将CaCO3、Al2O3粉置于双运动设备中进行搅拌至混合均匀。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述双运动设备的物料桶转速为10～30r/min，内部螺旋叶片转速为50～70r/min，搅拌的时间为4～6h。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)，加工的具体步骤为：步骤(2)所得C12A7：e-电子化合物用单线切割将其切割成厚度为6.5～7mm的小圆柱，再次经过磨床磨至成品厚度，然后在数控外圆磨床进行外圆加工，得到成品；其中，单向切割的进刀量为1～2mm，磨床的进刀量为0.01～0.05mm，外圆加工的进刀量为1～2mm。
8.一种C12A7：e-电子化合物靶材，其特征在于，由权利要求1～7任一项制备方法制备而成。
9.如权利要求8所述的C12A7：e-电子化合物靶材，其特征在于，所述靶材的相对密度>99％，纯度>4N。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210573634.0A CN115044977B (zh) | 2022-05-24 | 2022-05-24 | 一种C12A7：e-电子化合物靶材及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210573634.0A CN115044977B (zh) | 2022-05-24 | 2022-05-24 | 一种C12A7：e-电子化合物靶材及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115044977A true CN115044977A (zh) | 2022-09-13 |
| CN115044977B CN115044977B (zh) | 2023-12-05 |
Family
ID=83160339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210573634.0A Active CN115044977B (zh) | 2022-05-24 | 2022-05-24 | 一种C12A7：e-电子化合物靶材及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115044977B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005000741A1 (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-06 | Japan Science And Technology Agency | 電気伝導性１２ＣａＯ・７Ａｌ 2Ｏ3 及び同型化合物とその製造方法 |
| JP2008007374A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Ngk Insulators Ltd | 導電性セラミックス材料の製造方法 |
| CN105951171A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-21 | 北京工业大学 | 一种电子化合物C12A7:e-单晶体的制备方法 |
| CN107338472A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-11-10 | 北京工业大学 | 新型氧化物半导体多晶块体的制备方法 |
| CN108359949A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 大连理工大学 | 一种高纯多晶硅溅射靶材及其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-05-24 CN CN202210573634.0A patent/CN115044977B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005000741A1 (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-06 | Japan Science And Technology Agency | 電気伝導性１２ＣａＯ・７Ａｌ 2Ｏ3 及び同型化合物とその製造方法 |
| JP2008007374A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Ngk Insulators Ltd | 導電性セラミックス材料の製造方法 |
| CN105951171A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-21 | 北京工业大学 | 一种电子化合物C12A7:e-单晶体的制备方法 |
| CN107338472A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-11-10 | 北京工业大学 | 新型氧化物半导体多晶块体的制备方法 |
| CN108359949A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 大连理工大学 | 一种高纯多晶硅溅射靶材及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JIPING ZHAO ET AL.: "Synthesis and Characterization of (Ca1−xSrx)12Al14O33 Electrides", CRYST. RES. TECHNOL., vol. 53, pages 1700201 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115044977B (zh) | 2023-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107620049B (zh) | 一种无粘结相纯碳化钨靶材的制备方法 | |
| EP0450494B1 (en) | Manufacturing method for single-crystal silicon | |
| CN108546110B (zh) | 一种超低温制备高电导率氧化锌陶瓷的方法 | |
| CN108048907B (zh) | 一种大尺寸、高性能六硼化镧单晶的制备方法 | |
| US20080289150A1 (en) | Method of Purifying Metal | |
| CN103502505A (zh) | Cu-Ga合金溅射靶及其制造方法 | |
| CN107245758A (zh) | 一种多元稀土六硼化物（La0.6CexPr0.4‑x)B6单晶体的制备方法 | |
| Zhai et al. | Effect of Si content on microstructure and properties of Si/Al composites | |
| CN110551919A (zh) | 钛钼合金的制备方法 | |
| CN105951171B (zh) | 一种电子化合物C12A7:e‑单晶体的制备方法 | |
| CN115044977B (zh) | 一种C12A7：e-电子化合物靶材及其制备方法 | |
| CN111662085B (zh) | 基于非接触式闪烧技术的含有金刚石的碳化钨陶瓷的制备方法 | |
| CN108277418B (zh) | MoNbTaTiHf高熵合金材料及其制备方法 | |
| CN115369276B (zh) | 一种SiC和TiB2双相增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN114985737A (zh) | 一种多元六硼化物[100]单晶及其制备方法 | |
| CN116571752A (zh) | 一种纳米碳化物原位析出增强难熔高熵金属陶瓷粉末及其制备方法 | |
| CN110629058B (zh) | 铝钪合金的制备方法 | |
| CN115584556A (zh) | 一种采用籽晶引晶制备高纯碲的方法 | |
| CN111910249B (zh) | 高性能、大尺寸GdB6单晶，及其制备方法 | |
| KR20140115953A (ko) | Cu-Ga 합금 스퍼터링 타깃, 동 스퍼터링 타깃용 주조품 및 이들의 제조 방법 | |
| CN114592173A (zh) | 一种CdIn合金靶材及其制备方法 | |
| CN115058775B (zh) | 一种大尺寸、高性能三元稀土复合单晶材料及制备方法 | |
| CN115475942B (zh) | 一种多孔钛板及其制备方法 | |
| CN111793823B (zh) | 高纯度六硼化钆多晶及其制备方法 | |
| CN1078268C (zh) | 混合稀土金属的制造方法 |
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 |