[发明专利]氧化铈掺杂IZO粉体、靶材及制备方法

说明书

本发明涉及材料加工技术领域，特别是涉及一种氧化铈掺杂IZO粉体、靶材及制备方法。本发明通过选用金属铈作为掺杂剂，与金属铟和金属锌性质匹配，能在800℃～850℃下形成液态合金，对该液态合金进行气雾化处理后，能得到三种金属分散高度均匀的合金颗粒，同时，雾化时施加氧气，能使得合金颗粒在800℃～850℃的温度下迅速被氧化成合金氧化物颗粒，从而获得以机械研磨方式难以达到的均匀程度的氧化铈掺杂IZO粉体，能进一步制成较纯IZO靶材电阻更低，较传统掺杂技术更均匀、性能更好的氧化铈掺杂IZO靶材，而且制备过程中不涉及酸、氨水等试剂的使用，因此不会产生废水废气污染环境，更绿色环保。

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，特别是涉及一种氧化铈掺杂IZO粉体、靶材及制备方法。

背景技术

氧化铟锡(ITO)靶材作为一种性能优良的n型半导体材料，在有机电致发光等领域有着广泛的应用。然而，氧化铟锡靶材成本较高，因此人们发展出成本较低的氧化铟锌(IZO)材料作为氧化铟锡的替代品。目前，IZO混合粉体通常通过两种方式制备：(1)将金属铟和金属锌用酸进行溶解，然后使用氨水等碱性溶液沉淀出氢氧化铟锌浆料，氢氧化铟锌浆料经清洗干燥，高温煅烧后得到IZO混合粉体；(2)将氧化铟粉末和氧化锌粉末直接经球磨、砂磨等机械混合方式混合。然而，第一种湿法化学途径存在化学试剂残留，而且会大量产生含金属离子及铵盐的废水，对环境不友好，后处理成本高；第二种机械混合的方式则存在难以混匀的缺陷，对成品的性能有较大影响，而且，其氧化铟和氧化锌粉末的来源也通常是通过湿法化学途径分别制备的，因此，总的来说仍然存在试剂残留和金属离子废水产生的问题。

此外，由于IZO材料的体积电阻率较高，在DC溅射时会造成放电不稳定，成膜后的电阻也比ITO膜要高，为了降低IZO材料的电阻值，常常需要向其中掺杂正三价以上的氧化物。现行的主流掺杂工艺依然是通过机械混合，在氧化铟和氧化锌粉末球磨时加入掺杂剂，通过湿法分散将掺杂剂分散到IZO粉体中。这种方法除了前端生产氧化铟和氧化锌时存在前述的试剂残留或废水产生等问题，还存在掺杂不均匀的情况，后期制作成靶材后，导致靶材电阻局部不均匀，对后续成膜存在不良影响。

发明内容

基于此，有必要提供一种氧化铈掺杂IZO粉体、靶材及制备方法，其能克服传统技术中不环保、试剂残留以及混合或掺杂不均的缺点，在提升粉体和靶材性能的同时，对环境更加友好。

本发明的一个方面，提供了一种氧化铈掺杂IZO粉体的制备方法，其包括以下步骤：

将金属铟、金属锌和金属铈于真空条件、800℃～850℃下进行熔炼，制备InZnCe合金液体；

于氧气氛围中，对所述InZnCe合金液体进行气雾化处理，制备氧化铈掺杂IZO粉体。

在一些实施方式中，所述金属铟和所述金属锌的质量比为(70～79):(4～12)，所述金属铈的质量占所述金属铟和所述金属锌总质量的0.1％～1.47％；及/或

所述氧化铈掺杂IZO粉体中，氧化铟与氧化锌的质量比为(85～95):(5～15)，氧化铈的质量占所述氧化铟和所述氧化锌总质量的0.1％～1.5％。

在一些实施方式中，所述真空条件的真空度为20Pa以下。

在一些实施方式中，所述熔炼的时间为20min～40min；及/或

将所述金属铟、所述金属锌和所述金属铈于810℃～830℃下进行熔炼。

在一些实施方式中，所述氧气氛围的压力为38bar～42bar。

本发明的另一方面，还提供了前述制备方法制得的氧化铈掺杂IZO粉体。

本发明的又一方面，还提供了一种氧化铈掺杂IZO靶材的制备方法，其包括以下步骤：