[发明专利]一种锌掺杂氧化铟粉体、溅射靶材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锌掺杂氧化铟粉体、溅射靶材及其制备方法，属于新材料技术领域。本发明采用水热法一步合成了锌掺杂氧化铟的前驱体粉末，反应体系稳定，所得锌掺杂氧化铟粉体纯度高、晶型分布均匀，分散性好、结晶度高；该粉体烧结后所得溅射靶材晶粒尺寸细小、分布均匀、致密度高。本申请从粉体的制备，到成形及烧结工艺，整个流程简便，成本低，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种锌掺杂氧化铟粉体、溅射靶材及其制备方法。

背景技术

以氧化铟为主要材料的多元金属氧化物溅射靶材已被广泛地应用在电极、液晶显示、触控面板、太阳能电池和集成光电器件等领域。氧化铟锡(ITO)作为传统的透明导电氧化物在市场上占据了较大份额，由其溅射靶材而成的薄膜性能受到了业界内的认可，例如低电阻率，高透射率，易于蚀刻加工等。但ITO薄膜呈晶态，存在因晶粒生长而降低薄膜精度，晶粒残留而造成显示不良等问题，这些结构缺陷将限制了其在未来柔性显示上的发展。相比而言，氧化铟锌(IZO)薄膜为非晶态，表面平滑，沉积温度低，蚀刻速度快，且ZnO成本低，带隙能量高(3.37eV)，在靶材制造上更具有可持续性，因此IZO溅射靶材的应用潜力广阔。

专利CN102653413B公开了一种锌掺杂氧化铟纳米气敏材料及其制备方法，其采用的方法为液相沉淀法，该方法工艺简单，生产成本低，但制备过程中粉体容易发成团聚，分散性差。同时其应用领域与本发明相差极大。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种锌掺杂氧化铟粉体、溅射靶材及其制备方法。本发明提供的锌掺杂氧化铟粉体的制备方法反应体系稳定，所得粉体纯度高、晶型分布均匀，分散性好、结晶度高；该粉体烧结后所得溅射靶材晶粒尺寸细小、分布均匀、致密度高。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种锌掺杂氧化铟粉体的制备方法，包括以下步骤：

1)将铟盐、锌盐、沉淀剂和水混合后，进行水热反应，得到前驱体混合溶液；所述水热反应的温度为150～250℃，时间为5～20h；

2)将所述步骤1)中的前驱体混合液依次进行洗涤、干燥和煅烧，得到锌掺杂氧化铟粉体；所述煅烧的温度为400～800℃。

优选地，所述步骤1)中铟盐中的铟原子与锌盐中锌原子的摩尔比为1～2.5:1。

优选地，所述步骤1)中铟盐为硝酸铟、硫酸铟和氯化铟中的至少一种。

优选地，所述步骤1)中锌盐为硫酸锌、硝酸锌和氯化锌中的至少一种。

优选地，所述步骤1)中沉淀剂为氨水、氢氧化钠和草酸中的至少一种。

优选地，所述步骤1)-中铟盐、锌盐、沉淀剂和水混合后的pH值为5～11。

本发明还提供了上述制备方法制备得到的锌掺杂氧化铟粉体，所述锌掺杂氧化铟粉体粒径为100～800nm，纯度大于99.99％。

本发明还提供了上述锌掺杂氧化铟粉体制备溅射靶材的方法，包括以下步骤：

将所述锌掺杂氧化铟粉体依次进行预成型、成型和烧结，得到溅射靶材。

优选地，所述预成型的压力为30～80MPa；所述烧结的温度为1450～1600℃，烧结的时间为5～20h。

本发明还提供了上述方法制备得到的溅射靶材，所述溅射靶材的主相为Zn原子掺杂到In₂O₃相，矩形二次相为Zn₃In₂O₆，相对密度大于99.2％。