[发明专利]一种用于活化等离子沉积技术的IWO靶材及其制备方法

说明书

本发明披露了一种用于活化等离子沉积技术的IWO靶材及其制备方法。该氧化物靶材主要由氧化铟组成并含有掺杂元素钨，钨的含量以W/(In+W)的原子数比计为0.003～0.05，除含有上述两种元素计量比外，该烧结体还含有占该烧结体的总重量比为5～600ppm的硅元素，除了钨外、作为掺杂元素还可以进一步加入钛(Ti)、钼(Mo)、锆(Zr)、铪(Hf)元素中的一种或其中几种金属元素的组合，钨与这些金属元素组合的总含量以(W+x)/(In+W+x)的原子数比计为0.003～0.05，除含有上述不同组合的元素计量比外，该靶材还含有占该烧结体的总重量比在5‑600ppm的硅元素。

技术领域

本发明属于活化等离子体沉积技术领域，具体涉及一种用于活化等离子沉积技术的IWO靶材及其制备方法。

背景技术

各种薄膜材料中，透明导电薄膜可广泛应用于太阳能电池，建筑节能玻璃、各类传感器及平板显示等领域。其中氧化铟材料是一种n型半导体材料，因其接近金属的导电率、高可见光透过率等独特的物理性能而被广泛应用于太阳能电池。氧化铟材料薄膜的制备方法很多，常见的有真空热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积、喷涂法和溶胶-凝胶法。前四种方法需要在真空环境下完成，由于不受空气中各种杂质的影响，可以获得比较纯净的材料，成膜质量较高，相应的成本较高，大面积制备比较困难。后面两种方法可以在大气压下完成，大面积制备比较容易，成本比较低，但是要获得比较纯净的高质量薄膜比较困难。

活化等离子体沉积（Reactive Plasma Deposition，RPD）是最近发展起来的一种优势明显的薄膜沉积方法。其主要优势包括：（1）对衬底的低轰击损伤，RPD镀膜本质上可认为是一种离子辅助蒸发技术，镀膜过程中粒子能量小，几乎不存在高能粒子，低能量的粒子避免了对衬底表面的损伤；（2）可低温获得高质量薄膜，RPD沉积过程的特殊性使得低温条件下也可以获得高质量的薄膜；（3）源材料利用率高，RPD镀膜可控制到达坩埚的等离子束功率密度，最终提高蒸发源材料的利用率，远远高于溅射靶材料的利用率，为降低成本奠定了基础；（4）用途广泛，RPD设备可用于制备IWO、AZO、GZO等透明导电薄膜。

RPD镀膜是利用等离子体将烧结体进行气化、离解，在衬底上反应成膜。与溅射过程相比，烧结体物质是靠等离子体的热能使之气化，并以离子的形式扩散到衬底表面，对衬底的轰击作用弱。与反应磁控溅射不同，反应磁控溅射中的“反应”，是指通入反应气体来获得化合物薄膜，例如在制备铟锡氧化物薄膜时通入氧气，而RPD中的反应物质是利用源物质本身，是以离子的形式到达衬底发生化学反应的。

现有技术中，由于IWO靶材密度低，属于非致密体，在使用过程中存在掉粉的问题，出现掉粉问题后，对于连续生产会带来隐患，需要停机将轨道清理干净后才能继续生产，降低了生产效率。此前有专利CN103347836A说明了一种掺杂钨的氧化铟烧结体应用于RPD技术进行镀膜，其核心是采用具有方铁锰矿结构的、固溶有钨的氧化铟晶相粉末和氧化铟粉末混合烧结得到双相结构的烧结体来规避烧结体在镀膜过程中的开裂与喷溅问题。但客户在使用过程还是会发生少量粉末掉落的问题，对连续生产会带来隐患。

同时，作为太阳能电池用透明导电膜，需要对截止波长在1200纳米内的光透过率要高，且要求导电性好。目前广泛使用的ITO薄膜，其1200纳米内的光透过率已难有较大提升，制备一种高导电性、适合RPD镀膜的材料，对于提高太阳能电池的转化效率是有利的。

发明内容

本发明要解决的问题

本发明提供了一种用于活化等离子沉积技术的IWO靶材及其制备方法。本发明在于解决IWO靶材由于密度低而导致在使用过程中的掉粉问题而影响镀膜过程的连续进行而导致生产效率的降低的问题。本发明通过加入极微量的粘结相硅元素，在不降低镀膜质量的前提下，解决了镀膜过程中烧结体掉粉问题。

用于解决问题的方案