[发明专利]一种CdIn靶材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种CdIn靶材及其制备方法，涉及靶材制备技术领域。本发明提供的CdIn靶材包括如下重量份数的组分：Cd 90‑99.9份和In 0.1‑10份，所述CdIn靶材的致密度大于99％。本发明所提供的CdIn合金靶材继承了金属Cd及金属In良好的金属性能，使得靶材在加工、运输、溅射过程，不会出现开裂或打火现象。

技术领域

本发明涉及靶材制备技术领域，特别涉及一种CdIn靶材及其制备方法。

背景技术

氧化镉薄膜在碲化镉基太阳能光伏组件中充当窗口层材料，但是氧化镉薄膜的禁带宽度较窄，该缺陷限制其广泛的应用。目前使用氧化镉薄膜做窗口层一般会通过掺杂来控制，在氧化镉中掺杂4wt％的铟，可以显著改善氧化镉薄膜的透光率，继而提高太阳能的利用率。

氧化镉掺铟靶材已在工业中得到了较好的利用，目前较为熟知的方法是粉末冶金法，其将氧化镉粉末与铟粉末按一定比例球磨，再通过热压烧结，制备氧化镉掺铟靶材。由于氧化镉掺铟靶材是作为溅射用于太阳能光伏组件薄膜的靶材，需要进行大面积镀膜方式的溅射，因此要求靶材长度及尺寸较大。然而，粉末冶金法制备靶材受制于烧结设备的限制，只能生产短节靶材，再通过后续的绑定措施，将一节节短靶材链接，最终做成长靶材发货。粉末冶金法制备靶材不仅流程长，而且成本高，靶材一些物理性能也会降低；并且，粉末冶金法会显著降低合金的塑性韧性，增加其脆性，制备的靶材致密度远不及熔炼铸造法制备的靶材。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的主要目的是提供一种CdIn靶材及其制备方法。

为实现上述目的，第一方面，本发明提出了一种CdIn靶材，包括如下重量份数的组分：Cd 90-99.9份和In 0.1-10份，所述CdIn靶材的致密度大于99％。

本发明所提供的CdIn合金靶材继承了金属Cd及金属In良好的金属性能，使得靶材在加工、运输乃至溅射过程，都不至于开裂；且CdIn靶材的致密度大于99％，使得靶材具备较高的溅射速率，并且高的致密度意味着低的气孔率，可避免靶材在后续溅射处理过程中出现打火的现象。

作为本发明所述CdIn靶材的优选实施方式，所述CdIn靶材包括如下重量份数的组分：Cd 96份和In 4份。

第二方面，本发明还提出一种CdIn靶材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Cd(镉)锭与In(铟)锭按比例混合，在380-430℃下熔融得到熔融合金物料；

(2)将所述熔融合金物料搅拌至均匀状态后，浇注至经预热处理后的模具腔体中；

由于CdIn合金具有较高的热膨胀系数，过高的熔融、浇注温度会使得铸件由于收缩产生明显缩陷、缩孔问题；并且，过高的熔融、浇注温度还会使得合金原子处于热力学高能状态，结晶后易导致晶粒组织异常长大，影响晶粒的均匀性，而不均匀的靶材组织会严重影响溅射效果。过低的熔融、浇注温度会导致金属充填腔体的能力减弱，铸件出现夹杂缩孔问题。本发明技术方案中，熔融温度和浇注温度相同，综合考虑后，在380-430℃下熔融、浇注可以避免出现上述现象。

(3)浇注结束后保温；

(4)对所述模具腔体进行冷却至熔融合金物料完全凝固，脱模得到所述CdIn靶材。

本发明通过熔炼铸造法一体化成型CdIn合金靶材，铸造CdIn合金靶材继承了金属Cd及金属In良好的金属性能，具体包括良好的塑性和韧性，使得靶材在加工、运输乃至溅射过程，都不至于开裂；且CdIn靶材的致密度大于99％，使得靶材具备较高的溅射速率，并且高的致密度意味着低的气孔率，可避免靶材在后续溅射处理过程中出现打火的现象。

本发明所制备靶材长度、外径、内径完全可控，避免了靶材绑定这一繁琐昂贵的流程，简单高效，成本低廉。