[发明专利]旋转锌镁靶材及其制备方法

说明书

本发明公开了旋转锌镁靶材及其制备方法，其是一种圆柱形结构，其包括中空的筒形的金属衬管，以及包覆在所述衬管外周壁上的靶材层；所述靶材层为锌镁合金，其中，镁的重量百分比为2~5%，其余为锌。本发明把合金材料直接浇铸在衬管上，与衬管的接合强度高。采用电阻炉坩埚下浇的方法，避免溶液表面的氧化浮渣进入模具，避免浇铸过程镁元素的氧化燃烧。采用由下向上的顺序凝固方法，结合浇铸速度和冷却速度的控制，可以达到排气排渣、避免缩孔，解决铸造的常见缺陷问题。

技术领域

本发明涉及一种旋转锌镁靶材及其制备方法。

背景技术

氧化锌（ZnO）薄膜是一种有广泛应用前景的直接宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度约为3.37eV,激子结合能为60meV，具有光电、光敏、压电和压敏等特性。随着研究的深入，发现适当掺杂及制备工艺的改变，可以在一定程度上优化薄膜的光、电、磁等特性，其中ZnMgO薄膜作为一种新兴的光电材料具有独特的优势，Mg掺杂可以有效调节ZnO和MgO形成的三元化合物Zn1-xMgxO的禁带宽度，并且其对可见光的透过率提高至85%以上。因而，ZnMgO薄膜在紫外探测器、平板显示器、紫外发光器件等领域具有广泛的应用前景。ZnMgO薄膜的制备方法有很多种，其中通过ZnMg二元合金靶材，在适当的氩气和氧气环境下反应溅射，在基体上形成ZnMgO薄膜，是一种可以大面积生产的制备方法。镀膜靶材分形状为平面靶材和旋转靶材，平面靶材的利用率为30%左右，而旋转靶材的利用率在80%以上。旋转靶材具有利用率高，使用周期长，减少了换靶时间，并且镀膜均匀的优势。因此旋转靶材是目前及以后靶材的一个主流制备及使用方式。

发明内容

本发明提供一种采用真空铸造的方式生产的旋转锌镁靶材。

本发明的技术方案是提供一种旋转锌镁靶材，其是一种圆柱形结构，其特征在于：

其包括中空的筒形的金属衬管，以及包覆在所述衬管外周壁上的靶材层；所述靶材层为锌镁合金，其中，镁的重量百分比为2~5%，其余为锌。

优选的，所述靶材层的长度为500~4000mm，厚度5mm~20mm。

优选的，所述靶材层通过浇铸的方式在所述衬管上。

优选的，所述靶材层两端均设置有环形凸出的密封环。

本发明还提供一种制备方法，其包括以下步骤：

1）在真空环境下，向熔炼炉中加入块状或粉状的锌，然后加入覆盖剂，加热熔化，加热温度为450~750℃；

2）在真空环境下，加入块状或粉状的镁，加热熔化，加热温度为450~750℃；

3）在真空环境下，搅拌，使得锌和镁充分混合，得到混合熔液；

4）在真空环境下，将衬管固定在模具内，将步骤3得到的混合熔液浇铸在模具与衬管之间的间隙；

5）冷却，使得混合熔液凝固形成管坯；

6）外观加工，将冷却后的管坯，根据磁控溅射机台尺寸要求，利用车床加工外径及两端的密封环。

优选的，所述步骤4）中，从模具底部注入混合熔液进行浇铸；模具浇铸熔液上升速度为400~500mm/分钟；浇铸温度450~550℃。

优选的，所述步骤5）中，将水雾冷却器放进衬管底部，由电机驱动水雾冷却器由下向上移动，冷却得到管坯；水雾冷却器提升速度200~500mm/分钟。

优选的，所述模具为铸铁模具。

优选的，所述熔炼炉为下浇式的电阻炉。