[发明专利]Cu-Ga合金、溅射靶、Cu-Ga合金的制造方法以及溅射靶的制造方法

说明书

本申请以于2009年6月4日提交的日本专利申请2009-134675为基础，将其引入本文作为参考

技术领域

本发明涉及Cu-Ga合金、溅射靶、Cu-Ga合金的制造方法以及溅射靶的制造方法。特别涉及应用于太阳能电池的Cu-Ga合金、溅射靶、Cu-Ga合金的制造方法以及溅射靶的制造方法。

背景技术

已为人所知的Cu-Ga二元系合金溅射靶包括：含有质量百分比为30％-60％的Ga和由Cu组成的剩余部分的组分；包括高Ga含量的Cu-Ga二元系合金微粒(由质量百分比超过30％的Ga和由Cu组成的剩余部分构成)被晶界相(包括含有质量百分比15％或其以下的Ga的低Ga含量的Cu-Ga二元系合金)所包围的双相共存组织(例如可参见JP-A-2008-138232)。

JP-A-2008-138232所公开的这种组成的Cu-Ga二元系合金溅射靶可以很好的成品率进行制造，其中，所述的溅射靶用于形成太阳能电池中的含有Cu-In-Ga-Se四元合金膜的光吸收层。

在JP-A-2008-138232中所公开的Cu-Ga二元系合金溅射靶通过原料粉末的烧结来进行制造。因此，难于使得到的溅射靶组织致密化，并且在溅射中可能出现诸如异常放电这样的问题。而且，当含有重量百分比为45％-60％的Ga的Cu-Ga二元系合金熔化烧结时，可能会出现含有重量百分比70％或其以上的Ga的偏析相。如果使用包含偏析相的溅射靶，偏析相可能会在溅射中被热所熔化。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有致密的组织并减少了偏析相的Cu-Ga合金、溅射靶、Cu-Ga合金的制造方法以及溅射靶的制造方法。

(1)根据本发明的一个实施方式，一种Cu-Ga合金，其由多个相构成；所述Cu-Ga合金中含有重量百分比至少为40％、至多为60％的镓(Ga)，剩余部分由铜和无法避免的杂质组成；其中，所述的多个相中包括含有重量百分比至少80％的镓(Ga)的偏析相，并且，所述偏析相的体积占Cu-Ga合金总体积的比率不超过1％。

在上述实施方式(1)中，可以做出如下的变形和变化：

(i)所述的多个相中包括含有重量百分比至少为40％、至多为60％的镓(Ga)的微粒，所述的微粒具有至少为0.1μm、至多为30μm的直径，所述微粒的体积占所述Cu-Ga合金总体积的比率不低于90％。

(2)根据本发明另一个实施方式，一种Cu-Ga合金，其由多个相构成；所述Cu-Ga合金中含有重量百分比至少为40％、至多为60％的镓(Ga)，剩余部分由铜和无法避免的杂质组成；其中，所述的多个相中包括含有铜和镓(Ga)的合金的γ3相和ε相，并且γ3相和ε相的总体积占Cu-Ga合金总体积的比率不低于99％。

在上述实施方式(2)中，可以做出如下的改进和变化：

(ii)所述的γ3相含有直径至少为0.1μm、至多为30μm的微粒，所述γ3相的体积占Cu-Ga合金总体积的比率不低于90％。

(3)根据本发明的又一个实施方式，一种包括按照实施方式(1)或(2)的Cu-Ga合金的溅射靶。

(4)根据本发明的再一个实施方式，一种制造Cu-Ga合金的方法，包括：

将含有重量百分比至少40％至多60％的镓(Ga)、由铜和无法避免的杂质组成的剩余部分的混合物加热熔融；以及

将所述的熔融混合物冷却至254℃使微粒凝固，这样，所述微粒的体积占Cu-Ga合金的总体积的比率不低于90％，所述的微粒含有重量百分比至少40％、至多60％的镓(Ga)，且其直径至少为0.1μm、至多为30μm。

在上述的实施方式(4)中，可以做出如下的改进和变化：

(iii)所述的方法进一步包括：

冷却后，在至少为200℃至多为254℃的温度下进行至少8小时的热处理。

(iv)所述的冷却包括以20℃/秒的冷却速度，将熔融混合物冷却至254℃。

(v)所述的熔融包括将放在水冷模或坩埚中的混合物熔融，所述的冷却包括将水冷模或坩埚直接进行冷却。

(5)根据本发明再一个实施方式，一种制造所述的溅射靶的方法，包括：

将根据实施方式(4)的方法制得的Cu-Ga合金形成具有预定形状的溅射靶。