靶材是制备薄膜的主要材料之一,由“靶坯”和“背板”焊接而成。
靶坯是高速离子束轰击的靶材,属于溅射靶材的核心部分,涉及高纯金属和晶粒取向的调控。 在溅射镀膜过程中,靶坯被离子撞击后,其表面原子被溅射散射并沉积在衬底上,形成电子膜。
背板主要起到固定溅射靶的作用,涉及焊接工艺。 根据材料分类,靶材可分为常规金属靶材、**靶材、稀土金属靶材、非金属靶材、合金溅射靶材、陶瓷溅射靶材等。 根据外形尺寸,靶材可分为圆柱形、矩形、方板式靶材和管状靶材。 在制备过程中,除了严格控制成分和尺寸外,还应严格控制材料的纯度、热处理条件和成型加工方法。 目标的制备方法主要有熔炼法和粉末冶金法。
金属靶子。 铜 (Cu):凭借其优异的导电性和导热性,铜靶材在电子工业中用于制造高导电薄膜,常见于集成电路和半导体器件中。
铝 (AL):铝靶材由于重量轻、反射率高,广泛用于制造反光膜和装饰涂料。
合金靶材。 不锈钢合金:结合多种金属元素,提供优良的耐腐蚀性和机械稳定性,常用于制备耐腐蚀和结构膜。
镍铬合金(NICR):这种合金靶材在电阻膜的制造中占有一席之地,并因其高温稳定性和均匀的电阻率而受到青睐。
半导体靶材。
半导体硅(Si):硅靶材作为最常见的半导体材料之一,广泛应用于微电子和光伏领域。
锗 (GE):凭借其独特的半导体特性,锗靶材在红外光学和太阳能电池中发挥着重要作用。
陶瓷靶材。 氧化铝(Al2O3):这种陶瓷靶材由于其高熔点和优异的电绝缘性,常用于制造耐高温和电绝缘薄膜。
氮化硅(Si3N4):优异的机械强度和耐热性,适用于制造硬质涂层和保护膜。
稀土靶材。 镧(LA):镧及其合金在催化剂、照明和显示技术中具有重要应用。
铈 (CE):铈靶材因其独特的化学性质而广泛用于玻璃和陶瓷涂层。
金属靶子。 铜靶材在集成电路制造中的应用:
铜靶材由于其优异的导电性,被广泛用于微型集成电路中导电路径的制造。 铜电路由于其低电阻和高可靠性,在提高电路性能方面发挥着至关重要的作用。
铝靶材在光学薄膜中的应用:
铝靶材用于制造镜子和装饰涂层。 铝的高反射率使它成为现实。
非常适合制造镜子、望远镜和其他光学设备。 在太阳能工业中,铝膜也用于提高太阳能电池板的光反射效率。
合金靶材。 不锈钢合金在制备耐腐蚀涂层中的应用:
不锈钢合金靶材用于制造具有优异耐腐蚀性的薄膜,广泛应用于海洋工程、化工设备等领域,以保护基材免受腐蚀。
镍铬合金在电阻薄膜中的应用:
由于其高温稳定性和均匀的电阻率,镍铬合金靶材在电阻膜和加热元件的制造中发挥着重要作用,广泛应用于电子设备和加热系统。
半导体靶材。
硅靶材在微电子中的应用:
硅靶材是制造半导体器件的核心材料,半导体器件用于生产各种微处理器、存储芯片和传感器。 硅基薄膜的高性能和可靠性对微电子工业的发展至关重要。
锗靶材在红外光学和太阳能领域的应用:
锗靶材用于制造红外光学器件,例如红外摄像机和夜视设备。 同时,锗独特的吸光特性使其具有制造高效太阳能电池的潜力。
陶瓷靶材。 氧化铝靶材在制备高温耐磨涂料中的应用:
氧化铝靶材用于制造耐高温耐磨薄膜,广泛应用于航空发动机和切削工具的表面处理,提高材料的耐久性和性能。
氮化硅靶材在硬质涂层中的应用:
氮化硅靶材用于制造高硬度和耐磨涂层,广泛用于机械加工和电子设备制造,增强基材的耐磨性和耐高温性。
稀土靶材。 催化剂和照明技术中的镧靶材:
镧及其合金在化学反应和环境治理中作为催化剂发挥着重要作用。 此外,镧还用于制造照明设备,如荧光灯,以提高光效和色彩表现。
铈靶材在玻璃和陶瓷涂料中的应用:
由于其特殊的化学性质,铈靶材被用于玻璃和陶瓷工业中制造特殊涂层,以提高材料的光学性能和耐化学性。
纯度。 高纯度的重要性:纯度是影响目标材料性能的首要因素。 高纯度靶材可以显著减少杂质,避免成膜生长过程中的缺陷,保证最终成膜的均匀性和性能。
纯度检测方法:利用质谱、原子吸收光谱等先进的光谱技术,可以准确测定目标材料的纯度。
硬度。 硬度对靶材的影响:硬度决定了靶材在加工和使用过程中的耐磨性。 对于一些需要长时间稳定喷射的应用,例如磁控溅射,需要高硬度的靶材。
硬度测试方法:通过维氏硬度测试或洛氏硬度测试等方法可以准确评估目标材料的硬度。
熔点。 熔点在靶材选择中的作用:靶材在使用过程中的熔点应高于最高工作温度,以保证其在高温下的稳定性和耐久性。
熔点与应用领域的关系:在一些高温应用中,如等离子喷涂,选择高熔点的目标材料尤为重要。
导热。 导热性的重要性:良好的导热性保证了目标材料在使用过程中的有效散热,防止材料因温度过高而退化或损坏。
导热系数评估:通过热扩散率测试或导热系数测试,可以准确评估目标材料的导热系数。
特殊要求。 行业特定材料要求:不同的应用领域对靶材有不同的要求。 例如,在半导体制造中,除了高纯度外,还要求靶材具有非常低的杂质含量;在光伏行业中,人们更加关注目标材料的光电转换效率。
定制解决方案:对于特定应用,靶材的选择可能需要定制的解决方案,以满足独特的性能要求。