[发明专利]一种稀土掺杂氧化铟锌粉体及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及一种稀土掺杂氧化铟锌粉体制备方法，包括：（1）按稀土掺杂氧化铟锌粉体所需的配比称量氧化稀土粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末；（2）将步骤（1）中称取好的氧化稀土粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末放入混料机中进行混料，得到氧化稀土粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末的混合粉末；（3）将步骤（2）中得到的混合粉末放入球磨机中，并依次加入水、分散剂和粘结剂进行湿法球磨，得到混合浆料；（4）将步骤（3）得到的混合浆料进行造粒、混料和筛分，最终得到稀土掺杂氧化铟锌粉体。本申请通过将氧化稀土粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末作为原料制备得到稀土掺杂氧化铟锌粉体，可解决将大粒径稀土元素掺入IZO粉体引起成分不均一的问题。

技术领域

本发明涉及氧化铟锌粉体制备技术领域，尤其涉及一种稀土掺杂氧化铟锌粉体及其制备方法、应用。

背景技术

半导体金属氧化物由于具有较高的迁移率、较低的漏电流，且制作过程具有多样性，因此被广泛应用于电子纸及平板显示上。平板显示技术的核心是薄膜晶体管(TFT，ThinFilm Transistor)，而半导体氧化物薄膜则是TFT的核心部件。目前常用的半导体氧化物薄膜材料种类较多，其中以IGZO(铟镓锌氧化物)和IZO(铟锌氧化物)为主，与作为代表性的透明导电性薄膜的ITO膜相比，IZO膜具有以下优点：蚀刻速度快、颗粒的产生少，可获得非晶膜等。

为进一步提升氧化物半导体薄膜的性能，许多研究学者将稀土元素引入到IZO薄膜的制备中，取得了显著的成果。这是因为稀土元素独特的物理化学性质，决定了它们具有极为广泛的用途。稀土元素具有独特的4f电子结构、大的原子磁距及很强的自旋轨道耦合等特性，与其它元素形成稀土配合物时，配位数可在3～12之间变化，并且稀土化合物的晶体结构也是多样化的。在新材料领域，稀土元素丰富的光学、电学及磁学特性得到了广泛应用。在高技术领域，稀土新材料发挥着重要的作用。然而，稀土离子的半径（多在80～100pm）和价态（3价或者4价居多）与被掺杂离子（Zn²⁺）相差较大，而且熔点高，因此在成分复杂的IZO中，如何进行有效掺杂，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种稀土掺杂氧化铟锌粉体及其制备方法、应用，用于避免大粒径稀土元素掺入铟镓锌氧化物粉体引起成分不均一的问题，可以制备出成分均一的稀土掺杂氧化铟锌粉体，具体应用该铟镓锌氧化物粉体可以制备高密度、组织均匀及具备优异光电特性的稀土掺杂铟镓锌氧化物靶材。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供一种稀土掺杂氧化铟锌粉体制备方法，该制备方法包括如下步骤。

（1）按稀土掺杂氧化铟锌粉体所需的配比称量氧化稀土粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末；

（2）将步骤（1）中称取好的氧化稀土粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末放入混料机中进行混料，得到混合粉末；

（3）将步骤（2）中得到的混合粉末放入球磨机中，并依次加入水、分散剂和粘结剂进行湿法球磨，得到混合浆料，所述分散剂的重量占所述氧化稀土粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末总重量的2%～10%；所述粘结剂占所述氧化稀土粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末总重量的2%～10%；所述分散剂为聚乙烯吡络烷酮、聚羧酸、聚乙烯酸盐中的至少一种；所述粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐、聚乙二醇中的至少一种；

（4）将步骤（3）得到的混合浆料进行烘干、打粉和筛分，最终得到稀土掺杂氧化铟锌粉体。

作为本发明的进一步改进，所述氧化稀土粉末、氧化铟粉末和氧化锌粉末的质量比为：（8～10.5）:（78～80.5）：13。

作为本发明的进一步改进，所述粘结剂的重量占所述氧化稀土粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末总重量的5%～8%。

作为本发明的进一步改进，所述分散剂的重量占所述氧化稀土粉末、氧化锌粉末和氧化铟粉末总重量的5%～8%。