Cu-Ga二元系溅射靶及其制造方法_2

文档序号:8399095阅读:来源:国知局
的熔点。
[0029] 根据该本发明所涉及的Cu-Ga二元系溅射靶的制造方法,能够制作高密度的溅射 靶,所述高密度的溅射靶具有以Ga :28原子%以上的高Ga含量Cu-Ga二元系合金相包围 含Ga :26原子%以下、余量由Cu所构成的低Ga含量Cu-Ga二元系合金相的共存组织。其 中,该共存组织是指以Ga :28原子%以上的高Ga含量Cu-Ga二元系合金相包围含Ga :26原 子%以下、余量由Cu及不可避免的杂质所构成的低Ga含量Cu-Ga二元系合金相,且低Ga 含量Cu-Ga二元系合金相分散在高Ga含量Cu-Ga二元系合金相的基体中的状态。
[0030] 另外,因为若高Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末的掺合量小于15%或超过85%,则 Cu-Ga二元系合金会成为单相组织,加工性与抗弯强度降低。
[0031] 并且,将在非氧化或还原性气氛中通过热压或热等静压烧结、常压烧结进行烧 结时的保持温度设定在上述温度范围的理由,是因为若设定为低于比混合粉末的熔点低 200°C的温度,则无法得到充分的密度,若设定为高于比所述熔点低50°C的温度,则升温时 混合粉末会熔解。
[0032] 而且将高Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末中的Ga含量设定在75原子%以下的理 由,是因为若Ga含量超过75原子%,则在加压升温中Ga会熔出。
[0033] 上述本发明所涉及的Cu-Ga二元系溅射靶的制造方法中,所述高Ga含量Cu-Ga二 元系合金粉末还含Ga :45原子%以上。
[0034] 即,在该Cu-Ga二元系派射革El的制造方法中,通过将高Ga含量Cu-Ga二元系合金 粉末中的Ga含量设定在45原子%以上,容易调整金属成分。
[0035] 根据本发明可发挥以下的效果。
[0036] 即,根据本发明所涉及的Cu-Ga二元系溅射靶及其制造方法,具有以上述高Ga含 量Cu-Ga二元系合金相包围上述低Ga含量Cu-Ga二元系合金相的共存组织,因此切削时不 会发生破裂或缺损,具有高的密度及抗弯强度。因此,本发明的溅射靶容易以切削来进行表 面加工,溅射靶的加工速度快,而且容易进行复杂形状的加工。并且,高密度且抗弯强度较 高,因此对于溅射时的耐热冲击性强,能够抑制靶的破裂等。
[0037] 并且,在本发明所涉及的Cu-Ga二元系溅射靶中含有Na成分,因此如果在形成由 Cu-In-Ga-Se四元系合金膜所构成的太阳能电池中的光吸收层时,将该Cu-Ga二元系派射 靶利用于溅射成膜,则能够在该光吸收层中添加钠(Na),且能够提高其发电效率。
【附图说明】
[0038] 图1是表示对于本发明所涉及的Cu-Ga二元系溅射靶的具体例利用电子探针显微 分析仪(EPM)所得到的成分图像(COMPO像)的照片。
[0039] 图2是表示对于本发明所涉及的Cu-Ga二元系溅射靶的具体例利用EPM所得到 的成分图像(COMPO像)、Cu的元素映射图像及Ga的元素映射图像的照片。
[0040] 图3是表示对于现有例所涉及的Cu-Ga二元系溅射靶利用EPM所得到的成分图 像(COMPO像)、Cu的元素映射图像及Ga的元素映射图像的照片。
【具体实施方式】
[0041] 以下,关于本发明所涉及的Cu-Ga二元系溅射靶及其制造方法,分成第1实施方式 与第2实施方式来进行说明。另外,第1实施方式是具有以高Ga含量Cu-Ga二元系合金相 包围低Ga含量Cu-Ga二元系合金相的共存组织的情况,第2实施方式是具有该共存组织的 Cu-Ga二元系溅射靶中含有Na或Na化合物的情况。
[0042] [第1实施方式]
[0043] 第1实施方式的Cu-Ga二元系溅射靶具有含Ga :28~35原子%、余量由Cu及不 可避免的杂质所构成的成分组成,还具有以Ga :28原子%以上的高Ga含量Cu-Ga二元系合 金相包围含Ga :26原子%以下、余量由Cu及不可避免的杂质所构成的低Ga含量Cu-Ga二 元系合金相的共存组织。
[0044] 低Ga含量Cu-Ga二兀系合金相优选的Ga含量的下限值为15原子%。高Ga含量 Cu-Ga二元系合金相优选的Ga含量的上限值为40原子%。
[0045] 另外,如图1及图2所示,该共存组织例如可通过由电子探针显微分析仪(ΕΡΜΑ) 所得到的Cu及Ga元素映射图像来进行观察。
[0046] 图1及图2所示的具体例的Cu-Ga二元系溅射靶是密度为90%以上,抗弯强度为 200MPa以上的情况。另外,上述密度是将铸造体的密度设为100%换算而得到的。
[0047] 另外,关于抗弯强度(断裂点)如下求得。作为Cu-Ga二元系溅射靶制作出 3X4X35mm的试样,测定装置采用Shimadzu Corporation制自动绘图仪:AG-X,以推挤速 度0· 5mm/min来测定应力曲线,并测定弹性区域的最大点应力。
[0048] 制造上述本实施方式的Cu-Ga二元系溅射靶的方法具有:在含Ga :超过28原子% 且75原子%以下、余莖由Cu所构成的尚Ga含莖Cu-Ga ^兀系合金粉末中,惨合并混合纯 铜粉末或含Ga :26原子%以下、余量由Cu所构成的低Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末,使其 成为含Ga :28~35原子%、余量由Cu所构成的成分组成,从而制作混合粉末的工序;在非 氧化或还原性气氛中通过热压或热等静压烧结、常压烧结,使该混合粉末烧结的工序;及对 在该烧结工序所得到且具有含Ga :28~35原子%、余量由Cu所构成的成分组成的烧结体 的表面进行切削的工序。低Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末优选的Ga含量的下限值为5原 子% O
[0049] 并且,在上述非氧化或还原性气氛中,通过热压或热等静压烧结、常压烧结来进行 烧结时的保持温度设定在比混合粉末的熔点低200°C的温度与比所述熔点低50°C的温度 之间。另外,混合粉末的熔点是指将高Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末与纯铜粉末或低Ga 含量Cu-Ga二元系合金粉末进行混合而得到的整体的Ga组成的熔点。上述熔点的测定条 件是在氮气气氛中将升温速度设定在10 °C /min的情况。
[0050] 并且,高Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末与纯铜粉末或低Ga含量Cu-Ga二元系合 金粉末的混合比例为高Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末占 15%以上85%以下。并且,高Ga 原料粉末的平均粒径为250 μ m以下,并且纯铜粉末或低Ga原料粉末的平均粒径为125 μ m 以下。优选的高Ga原料粉末的平均粒径的下限值为5μπι。优选的低Ga原料粉末的平均粒 径的下限值为5 μ m。而且使高Ga原料粉末的平均粒径大于纯铜粉末或低Ga原料粉末的平 均粒径。
[0051] 另外,高Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末优选含有Ga :45原子%以上。
[0052] 该平均粒径的测定方法中,制备六偏磷酸钠浓度0. 2%的水溶液,适量添加合金粉 末,测定装置采用NIKKISO CO. ,LTD.制Microtrac MT3000,测定合金粉的粒度分布,从而求 出平均粒径。
[0053] 另外,作为在高Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末中所添加混合的原料粉末,比起低 Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末更优选纯铜粉末。并且,高Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末与 低Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末分别并不限于单一组成粉,也可使用多种组成的粉。
[0054] 如此,在本实施方式的Cu-Ga二元系溅射靶中,具有含Ga : 28~35原子%、余量由 Cu及不可避免的杂质所构成的成分组成,还具有以Ga :28原子%以上的高Ga含量Cu-Ga二 元系合金相(以下也称为高Ga合金相)包围含Ga :26原子%以下、余量由Cu及不可避免 的杂质所构成的低Ga含量Cu-Ga二元系合金相(以下也称为低Ga合金相)的共存组织, 因此切削时不会发生破裂或缺损,具有高密度及高抗弯强度。
[0055] 并且,在本实施方式的Cu-Ga二元系合金溅射靶的制造方法中,掺合15%以上 85%以下的混合粉末中的高Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末,将在非氧化或还原性气氛中 通过热压或热等静压烧结、常压烧结进行烧结时的保持温度设定在比混合粉末的熔点低 200°C的温度与比所述熔点低50°C的温度之间,高Ga原料粉末的平均粒径为250 μ m以下, 同时低Ga原料粉末的平均粒径为125 μ m以下,高Ga原料粉末的平均粒径设为大于低Ga 原料粉末的平均粒径,因此能够制作高密度的靶,所述高密度的靶具有以Ga :28原子%以 上的高Ga含量Cu-Ga二元系合金相包围含Ga :26原子%以下、余量由Cu所构成的低Ga含 量Cu-Ga二元系合金相的共存组织。
[0056] (实施例)
[0057] 接着,关于第1实施方式所涉及的Cu-Ga二元系溅射靶的实施例,根据上述制造方 法的顺序进行制作,并对评估的结果作如下说明。
[0058] <原料粉末的制作>
[0059] 首先,准备具有下述表1所示的组成及平均粒径的高Ga含量Cu-Ga二元系合金 粉末及低Ga含量Cu-Ga二元系合金粉末作为本发明的实施例所使用的原料粉。这些合金 粉末是通过如下方法制作出来的,即秤量出使4N(纯度99. 99% )的Cu金属块与4N(纯度 99.99% )的Ga金属块成为指定的组成比的量,分别填充至石墨坩
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