[发明专利]溅射的锂钴氧化物靶

说明书

包括顶涂层(103)的溅射靶(100)，所述顶涂层(103)包含锂钴氧化物Li_yCo_zO_x组合物，其中x小于或等于y+z，并且其中所述锂钴氧化物的X‑射线衍射图在44°±0.2°2‑θ处具有峰P2，其中X射线衍射图案是用具有CuK_α1辐射的X射线衍射仪下测量。

技术领域

本发明涉及锂钴氧化物溅射靶的领域。更具体地，本发明涉及即使在直流模式下也可进行溅射的锂钴氧化物溅射靶。

背景技术

可再充电薄膜电池(RTFB)可以是超薄(200μm)的可再充电固态电池，具有快速再充电和长的寿命。例如，它们可以应用在屏幕上装有电池的超薄手机中。其他应用例如是“物联网”设备或芯片电池中的RTFB。

在图1中示意性地示出RTFB的基本实例。它包括在阴极侧的第一电极11、阴极12、固体电解质13、阳极14、在阳极侧的第二电极15的堆叠。

钴酸锂(LiCoO₂)可用作这些RTFB的阴极材料。因此，阴极材料决定了电池电压。钴酸锂具有允许高容量的优点。

阳极14可以是用于提供锂离子的锂金属阳极。它也可以是Li化合物，可以是锂离子阳极，例如包含Li的Li-氧化物或氮化物，它可以是碳或石墨结构或甚至硅(像海绵一样吸收或释放Li)，等等。

电解质应为电隔离器，但必须具有良好的离子传导性。在RTFB中，阳极和阴极之间的电解质是固体材料，其具有不会开始泄漏的优点。电解质可以例如是LiPON(锂的磷氮氧化物)或硫化物玻璃。LiPON具有以下优点：其具有良好的Li⁺导电率并且与Li接触稳定。

锂离子是从阳极移动到阴极的正电荷。当充电时，离子从阴极移动到阳极，当放电时，离子从阳极移动到阴极。通过形成多个阳极/电解质/阴极的层堆叠，可以增加RTFB的能量。

由于这些电池的表面大，并且离子仅需要移动短的距离，因此它们可以快速充电。出于同样的原因，使用这种电池可产生高电流脉冲。

在这些RTFB中，阴极越厚，LiCoO₂材料越多，获得的RTFB的容量就越高。例如，可需要3-10μm LiCoO₂的厚度。阳极/电解质/阴极和接触电极的堆叠可以具有例如10至15μm的厚度。

这种LiCoO₂阴极层的沉积可以通过溅射来实现。此外，需要溅射相对厚的层(例如3-10μm)。

因此，需要包含可用于溅射系统中的锂钴氧化物组合物的良好靶。

发明内容

本发明的目的是提供良好的溅射靶及其制造方法以及使用这些靶的溅射方法。

上述目的通过根据本发明的方法和设备来实现。

在第一方面，本发明的实施方案涉及一种包含顶涂层的溅射靶，该顶涂层包含锂钴氧化物Li_yCo_zO_x组合物，其中x小于或等于y+z，并且其中锂钴氧化物的X射线衍射图案具有在44°±0.2°2-θ处具有峰P2，其中所述X射线衍射图案是用具有CuK_α1辐射的X射线衍射仪测量的。

本发明的实施方案的优点是获得了可DC溅射的锂钴氧化物靶。所述溅射靶是可DC溅射的，因为所述顶涂层包含锂钴氧化物组合物，其中所述锂钴氧化物的X射线衍射图案在44°±0.2°2-θ处具有峰P2。

即使在低温下靶的电阻率对于DC溅射来说似乎过高，也可将这些靶用于DC溅射。这是可能的，因为当在溅射系统中使用根据本发明实施方案的靶时，可通过增加靶上的功率来降低该靶的电阻率。超过功率阈值时，溅射在每单位功率密度的高沉积速率下变得非常有效。