[发明专利]YBCO靶材的制造方法及靶材模具

说明书

公开了一种YBCO靶材的制造方法及靶材模具，方法包括：采用固相反应法制备靶材粉料；将靶材粉料放置在靶材模具中后进行热烧结，以获得靶材；其中，所述靶材的致密度大于95％。本申请提供的YBCO靶材的制造方法及靶材模具，通过多次研磨及预烧结降低原材料颗粒度，以及通过放电等离子辅助热压烧结或冷压法制备的靶材，表面光滑、致密度达95％以上。

技术领域

本发明涉及靶材技术领域，特别涉及一种YBCO靶材的制造方法及靶材模具。

背景技术

致密度是靶材的关键性能指标，是靶材实际密度与理论密度的比值。低致密度靶材孔隙多，吸附的杂质多，同时，薄膜生长过程，靶材溅射表面瞬间高温容易使松散颗粒团裝掉落，污染基片表面，影响镀膜质量。以往的靶材制造方法制备大尺寸(如2英寸)靶材时候存在靶材致密度(70-80％)低，表面颗粒大，制作出来的薄膜表面存在大量的大液滴颗粒，如图1所示，表面起伏非常大的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种YBCO靶材的制造方法，通过放电等离子辅助热压烧结或冷压法制备的靶材，表面光滑、致密度达95％以上。

根据本发明的一方面，提供一种YBCO靶材的制造方法，包括：采用固相反应法制备靶材粉料；将靶材粉料放置在靶材模具中后进行热烧结，以获得靶材；其中，所述靶材的致密度大于95％。

可选地，采用固相反应法制备靶材粉料的步骤包括：将高纯度的多种原材料按化学剂量比配制；将多种原材料进行研磨并混合；在大气气氛下对多种原材料粉末进行预烧结；重复研磨混合和预烧结的步骤多次；将最后一次预烧结后的原材料进行研磨，获得靶材粉料。

可选地，将靶材粉料在模具中进行热烧结，以获得靶材的方法包括：放电等离子辅助热压烧结法和冷压法。

可选地，采用放电等离子辅助热压烧结法获得靶材的步骤包括：将靶材粉料放置于模具中并预压，将模具放入放电等离子烧结设备中；在模具中插入热电偶，将烧结设备内烧结环境抽真空至预定数值；设置烧结设备的压力数值和升温工艺制度；对模具内的靶材粉料进行烧结以获得靶材。

可选地，将烧结设备内烧结环境抽真空至10Pa。

可选地，设置烧结设备的压力数值为30-70MPa。

可选地，设置烧结设备的升温工艺制度为：升温速度为100-200℃/min下升温至900℃，保温5-10min后快速降温。

可选地，采用冷压法获得靶材的步骤包括：将靶材粉料放置于靶材模具中并通过压片机预压；将冷压成型的素胚按照预定温度和时间进行烧结，以获得靶材。

可选地，通过压片机对所述靶材粉料进行预压的压力为300-1450MPa。

可选地，烧结温度为900℃，烧结时间为24h。

可选地，在大气气氛下对多种原材料粉末进行预烧结的步骤中，烧结温度为900℃，烧结时间为24小时。

可选地，重复研磨混合和预烧结的步骤多次，研磨混合和预烧结的步骤重复次数为2-5次。

可选地，所述靶材的多种原材料中具有易挥发的原材料时，可以减少研磨混合和预烧结步骤的重复次数。

可选地，所述靶材的多种原材料中具有易挥发的原材料时，可以减少预烧结步骤的烧结时间。

根据本发明的另一方面，提供一种靶材模具，包括：第一基座，具有第一凸起；限制环，中心处具有第一空心部，用于容纳所述第一凸起；开瓣环，中心处具有第二空心部，可以放置于所述限制环的第一空心部中；压片，可以放置于所述开瓣环的第二空心部中；第二基座，具有第二凸起，所述开瓣环的第二空心部可以容纳所述第二凸起，其中，所述开瓣环由多个瓣部组成，所述开瓣环的第二空心部用于放置靶材粉料。