专利名称：一种铟钨金属镶嵌靶的制作方法
技术领域：
本实用新型属于反应直流磁控溅射法技术领域，具体涉及一种制备非晶掺钨氧化铟透明导电氧化物薄膜用溅射靶。
背景技术：
透明导电氧化物(TCO)薄膜是一种高简并的半导体材料，以其独特的透明性与导电性结合于一体而广泛应用于光电器件领域如平板显示器和太阳能电池。其中最具代表性的材料是In2O3:Sn(ITO)、SnO2:F和ZnO:Al(AZO)薄膜。TCO薄膜材料一般具有高的载流子浓度，费米能级(EF)位于导带能级(EC)以上，电阻率可低至10-4Ω·cm；而且具有宽的禁带宽度(＞3eV)，使薄膜在可见光及近红外光范围具有高的透射率(＞80％)。
通常在较高的基板温度(300～400℃)条件下制备TCO薄膜，以期获得高导电率和高透射率。但这种基板温度条件限制了TCO薄膜在新型有机光电器件领域的应用，如采用热敏柔性高分子基板的超轻液晶显示器、异质结太阳能电池，以及利用ITO薄膜对有机材料的高效电子-空穴注入作为有机发光二极管的阳极连接材料。这些器件的制备过程中，高温条件将很大程度上劣化器件的性能。因此，如何利用具有工业生产性的反应直流磁控溅射法在室温条件下制备TCO薄膜并保持良好的光电性能，对满足更为广泛的光电器件工业的发展需要具有重要的研究意义。
因此，克服金属铟(熔点156℃)和金属钨(熔点3410℃)熔点相差大，不宜制备铟钨合金靶的困难，研究制备适用于反应直流磁控溅射法用的铟钨金属镶嵌靶，对于研究制备IWO透明导电氧化物薄膜是具有很大应用价值的课题。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种具有工业生产价值，工艺稳定性好，在现有技术基础上制得的适用于反应直流磁控溅射法的铟钨金属镶嵌靶。
本实用新型提出的一种铟钨金属镶嵌靶，该靶是反应直流磁控溅射靶，该靶在纯度为99.99％的铟金属圆靶磁溅射区内均匀对称的有直径为1.0-3.5mm的小孔，小孔内镶嵌有纯度为99.99％的钨丝，小孔的个数为4-18个，镶嵌后钨/铟原子之比为1.5-6at％。
本实用新型中，铟金属圆靶直径是45-55mm，厚度是2.5-3.5mm。
本实用新型中，镶嵌的钨丝直径为0.5-1.5mm。
本实用新型提出的一种铟钨金属镶嵌靶的制备是首先在3×10-3Pa的真空环境中，200℃的温度下将纯度为99.99％的金属铟条熔融制备成直径为45-55mm，厚度为2.5-3.5mm的铟金属圆靶；再在直流磁控溅射区域内均匀对称地钻4-18个直径为1.0-3.5mm的小孔，最后在孔中均匀对称地镶嵌直径为0.5-1.5mm、纯度为99.99％的钨丝于小孔中，形成钨/铟原子之比为1.5-6at％的铟钨金属镶嵌靶。
本实用新型实验结果表明，采用上述铟钨金属镶嵌靶后，在300-400℃基板温度条件下利用反应直流磁控溅射法在玻璃表面形成多晶IWO薄膜具有低电阻率和可见光范围高光学透明性的特性，具有与ITO产品可以比拟的性能。本实用新型的镶嵌靶利用现有的制靶技术工艺稳定性好，制备成本不高且具有工业生产性。
图1是本实用新型的铟钨金属镶嵌靶的结构示意图。
图2是本实用新型的镶嵌靶通过直流磁控溅射法在基板温度380℃，氧分压4.5×10-2Pa条件下制得的IWO薄膜的x射线衍射图。
上述图中1是铟金属圆靶，2是磁溅射区，3是镶嵌钨丝的小孔。
具体实施方式
实施例1将计算称量好的重量为448克，纯度为99.99％的金属铟条放置在不锈钢条圈围的紫铜圆板上，放入真空室，在3×10-3Pa的真空环境中和200℃的温度下将铟条熔融成直径为51mm，厚度为3mm的铟金属圆靶；根据掺钨2at％的要求，在直流磁控溅射区域内均匀对称地钻6个小孔，小孔直径为1mm，长度为3mm；将直径为1mm，长度为3mm，纯度为99.99％，清洗干净的钨丝镶嵌于小孔之中，形成钨/铟原子之比为2.0at％的铟钨金属镶嵌靶。
由于在磁控溅射过程中，溅射靶中所产生的溅射粒子是局限在放电环之内(如附图1所示)，因此，所掺的W必须镶嵌在放电环内，且W与金属In的比例必须以放电环内的金属In为基准。放电环内径为1.3cm，外径1.7cm，于是在放电环内，钻了6个直径是1mm的孔，在里面嵌入钨丝，这样，靶的掺钨量可计算如下铟密度ρIn＝7.31g/cm3分子量MIn＝114.82钨密度ρW＝19.3g/cm3分子量MW＝183.8放电环面积S1＝π(1.72-1.32)＝3.77cm2单根钨丝的截面积S2＝π×0.052＝0.00785cm2
从而计算钨和铟的原子比铟的原子数NIn=nIn×N0=mInMIn×N0=S1×d×ρInMIn×N0=0.239dN0]]>钨的原子数Nw=6×nw×N0=6mwMw×N0=6S2×d×ρwMw×N0=4.95×10-2dN0]]>其中N0为阿伏伽得罗常数，d为镶嵌靶厚度。
所以，NwNIn=0.02069=2.0%]]>实施例2根据掺钨4.0at％的要求，在直流磁控溅射区域内均匀对称地钻12个小孔，其余制备条件同实施例1，形成钨/铟原子之比为4.0at％的铟钨金属镶嵌靶。
权利要求1.一种铟钨金属镶嵌靶，其特征是该靶是反应直流磁控溅射靶，该靶在纯度为99.99％的铟金属圆靶磁溅射区内均匀对称的有直径为1.0-3.5mm的小孔，小孔内镶嵌有纯度为99.99％的钨丝，小孔的个数为4-18个，镶嵌后钨/铟原子之比为1.5-6at％。
2.如权利要求1所述的镶嵌靶，其特征是铟金属圆靶直径是45-55mm，厚度是2.5-3.5mm。
3.如权利要求1所述的镶嵌靶，其特征是镶嵌的钨丝直径为0.5-1.5mm。
专利摘要本实用新型是一种用于反应直流磁控溅射法制备掺钨氧化铟(IWO)透明导电氧化物薄膜的铟钨金属镶嵌靶。它由在纯度为99.99％的纯金属铟圆靶上均匀对称镶嵌纯金属钨丝构成，具体结构是，铟靶上有直径为1.0－3.5mm的小孔，小孔内镶嵌钨丝。本实用新型的镶嵌靶在制备新型透明导电氧化物薄膜以及新型光电器件领域具有良好的实用性。
文档编号C23C14/35GK2908530SQ200520043480
公开日2007年6月6日 申请日期2005年7月15日 优先权日2005年7月15日
发明者张群, 章壮健, 李喜峰, 缪维娜, 黄丽 申请人:复旦大学