[发明专利]适于工业化大规模生产的ATO陶瓷溅射靶材及制备方法

说明书

本发明属于新材料领域，具体涉及一种ATO陶瓷溅射靶材的制备方法，包括：包括：制备预混液；通过预混液制备浆料；通过浆料制备水基悬浮溶液；通过水基悬浮溶液制备陶瓷坯体；以及通过陶瓷坯体制备ATO陶瓷溅射靶材。具有制备工艺简单，对设备性能要求低，适于工业化规模生产的特点。

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体涉及一种适于工业化大规模生产的ATO陶瓷溅射靶材及制备方法。

背景技术

透明导电氧化物(Transparent conductive oxide,简称TCO)薄膜因同时兼具良好的导电性(<10-3Ω.CM)和高可见光透过率(＞80％)，因而被广泛应用在太阳能电池，平板显示器件，功能性窗口涂层等光电器件领域中。

ITO膜(In₂O₃中掺杂Sn)因导电性能和可见光透过性最好而成为目前工业上应用最广泛的TCO材料，然而，由于在自然界铟材料的含量较低，因而无法满足市场需求，导致ITO价格高昂。同时，铟材料有毒，容易污染环境和危害人体健康，并且ITO在氢等离子体等环境中应用时容易被还原，不稳定。

SnO₂材料具有更宽的能带宽度(＞3.6eV)，因而使得由其制备薄膜材料在可见光范围的透过率大于90％。同时，SnO₂还具备更加稳定的化学稳定性和热稳定性，虽然纯SnO₂薄膜材料的电阻率高达10⁶Ω.CM，但通过适当的掺杂(如ATO)可以有效地改变SnO₂薄膜材料的电性能且对其光透过性影响不大。因此，ATO薄膜是最有潜力取代ITO薄膜材料之一。

高性能ATO薄膜的研发，促进了高质量ATO靶材的工业化生产技术的开发，例如现有技术(CN103739282A，公开日：2014年4月23日)就公开了一种过用冷等静压成型方法，并采用SPS烧结法和常压空气气氛烧结法，在实验室内制备出相对密度较高，导电性能好的ATO靶材。然而该方法中，SPS烧结工艺，不仅工艺复杂，而且对设备性能要求极高，并不是工业化规模生产ATO靶材最优的方法。常压空气气氛烧结制备的ATO靶材的电性能不稳定，也不是理想的工业化生产ATO靶材的工艺路线。

发明内容

本发明的目的是提供一种ATO陶瓷溅射靶材的制备方法及ATO陶瓷溅射靶材，以提高生产效率，并实现大规模、工业化的生产。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种ATO陶瓷靶材的制备方法，包括：制备预混液；通过预混液制备浆料；通过浆料制备水基悬浮溶液；通过水基悬浮溶液制备陶瓷坯体；以及通过陶瓷坯体制备ATO陶瓷溅射靶材。

进一步，所述预混液按重量份组成包括：去离子水100份，分散剂0.4-1份；其中所述分散剂包括PAA(聚丙烯酸)、PAA-NH₄(聚丙烯酸胺)、柠檬酸中的一种或几种。为了便于预混液与金属氧化物粉体球磨混合，也可以将预混液预先在球磨机中球磨，时间控制在0.5-1h。

进一步，所述通过预混液制备浆料的方法包括：向预混液中加入100-300重量份的SnO₂粉体，球磨混合均匀；再加入1-15重量份的烧结掺杂改性剂，继续球磨得到浆料。其中所用研磨球为氧化锆研磨球，用量为400-600kg；球磨的转速控制在35r/min左右。

进一步，所述SnO₂粉体的粒径均为0.5-5μm；所述烧结掺杂改性剂为Sb₂O₃粉体，其粒径为0.5-5μm；以及所述浆料的粒径为0.01-0.2μm。

进一步，所述通过预混液制备浆料的方法还包括：在加入烧结掺杂改性剂的同时，加入0.1-1.5重量份的烧结助剂；其中所述烧结助剂包括CuO粉体、MnO₂粉体、SiO₂粉体、CaO粉体、CeO₂粉体中的一种或几种。