本公开涉及用于溅射靶的CuZn、CuSn或Cu2ZnSn组合物。
背景
除CdTe和非晶/微晶Si吸收剂体系外，黄铜矿类体系，如Cu(In,Ga)(Se,S)2尤其已在薄膜光伏工业中立足。这些吸收剂体系目前表现出实现高电池效率的最佳潜力。
基于锌黄锡矿(kesterite)类体系如Cu2ZnSn(Se,S)4的新型吸收剂体系不需要使用昂贵的原材料铟和镓就可工作。原材料Cu、Zn和Sn可以大量并廉价地获得。为了制造所述吸收剂体系，考虑汽化和溅射技术，其首先施加金属CuZnSn合金体系，该体系随后在后续程序步骤中与Se和/或S反应。
在Electrochem.Solid-State Lett.2010 13(11):H379-H381中描述了使用在溅射实验室中采用的小型靶(例如60毫米直径)的基础溅射实验。随之只能涂布用于R&D用途的几平方厘米的小基底。在这些情况下，在化学、气体含量、孔隙率、微裂纹、晶粒尺寸、相偏析、电导率方面的靶内不均匀性较不重要，因为它们对小型基底的影响变得不明显和可忽略不计。但是，工业规模溅射法需要化学组成和微结构及电导率在整个长度和体积上均一的高达4米长、24厘米宽，或16厘米直径的大型靶，以确保平滑稳定的溅射等离子体、均匀的层沉积和均匀的层特征。否则，溅射靶的不均匀性会再现到溅射的层中。
本公开涉及用于通过溅射技术制造锌黄锡矿类吸收剂体系Cu2ZnSn(Se,S)4的溅射靶。
概述
在一个实施方案中，提供一种三维溅射靶，其包含具有40原子％至60原子％的Cu(铜)含量、20原子％至30原子％的Zn(锌)含量和20原子％至30原子％的Sn(锡)含量的CuZnSn材料，其中所述三维溅射靶具有至少一个大于500毫米的主轴维度且其中所述CuZnSn材料具有0.005毫米至5毫米的晶粒尺寸。
在另一实施方案中，提供一种三维溅射靶，其包含具有40原子％至60原子％的Cu含量和40原子％至60原子％的Zn含量的CuZn材料，其中所述三维溅射靶具有至少一个大于500毫米的主轴维度且其中所述CuZn材料具有0.005毫米至5毫米的晶粒尺寸。
在又一实施方案中，提供一种三维溅射靶，其包含具有40原子％至60原子％的Cu含量和40原子％至60原子％的Sn含量的CuSn材料，其中所述三维溅射靶具有至少一个大于500毫米的主轴维度且其中所述CuSn材料具有0.005毫米至5毫米的晶粒尺寸。
在另一实施方案中，平面和/或管形靶材料的材料具有碱金属化合物，优选钠化合物，所述靶材料中的碱金属含量为0原子％至25原子％，优选5原子％至20原子％。在又一实施方案中，三维溅射靶的材料进一步包含0摩尔％至25摩尔％，优选5摩尔％至20摩尔％的碱金属化合物，优选Na2SO3、Na2SeO3或NaF含量。在一个这样的实施方案中，所述三维溅射靶是平面和/或管形靶材料。
在一些实施方案中，所述三维溅射靶具有与管、盘、平面、板块(tile)、圆柱体或这些的组合相对应的形状。
在一些实施方案中，所述三维溅射靶具有长度为500毫米至4000毫米且直径为100毫米至200毫米的管形。
在一些实施方案中，所述三维溅射靶具有长度为500毫米至4000毫米、宽度为70毫米至300毫米且厚度为3毫米至50毫米的平面形。
在一些实施方案中，所述三维溅射靶具有长度为500毫米至4000毫米、宽度为70毫米至300毫米且厚度为3毫米至50毫米的平面形，其由多个板块形状构成，各板块具有100毫米至300毫米的长度、70毫米至300毫米的宽度和3毫米至50毫米的厚度。
在一些实施方案中，所述三维溅射靶具有由多段构成的圆柱体形状，其中所述三维靶具有100毫米至200毫米的外径、70毫米至180毫米的内径和500毫米至4000毫米的长度且其中各段具有100毫米至200毫米的外径、70毫米至180毫米的内径和100毫米至750毫米的长度。
对于这些实施方案的上文提到的尺寸，本发明的一个主要理念是制造大尺寸靶。因此可以制造例如具有至多4000毫米的长度的靶。但可能的尺寸本身对该钯的材料的结构没有影响。这意味着，例如500毫米长的靶具有与4000毫米长的靶相同或类似的结构。因此，本发明的主要解决方案是具有制造大尺寸的靶，例如尺寸至多4000毫米的靶的选择权。
在一些实施方案中，所述CuZnSn、CuZn和/或CuSn材料具有均匀微结构。在一些这样的实施方案中，所述CuZnSn、CuZn和/或CuSn材料的至少75％的晶粒具有在主轴维度中的平均晶粒尺寸范围的+/-70％，优选+/-50％的范围内的尺寸。在一些这样的实施方案中，所述CuZnSn、CuZn和/或CuSn材料具有0.05毫米至0.5毫米的平均晶粒尺寸。在另一些这样的实施方案中，所述CuZnSn、CuZn和/或CuSn材料具有0.5毫米至5.0毫米的平均晶粒尺寸。
在再一些这样的实施方案中，所述CuZnSn、CuZn和/或CuSn材料的均匀微结构的特征在于，材料密度为80-99％、85-99％、90-99％、95-99％或98-99％，均基于理论密度。
在另一些实施方案中，提供一种制造三维溅射靶的方法，其包括步骤：在高于所述混合物的熔点的温度下熔体混合Cu与Zn和Sn中的一种或多种；将所述混合物转移到预热的模具中；和冷却所述混合物以由此形成三维形状结构。在这一实施方案中，优选既不进行机械合金化，也不进行机械混合。在一个实施方案中，所述方法进一步包括将所述三维形状结构施加到靶载体上以形成三维溅射靶的步骤。
在另一些实施方案中，提供一种制造三维溅射靶的方法，其包括步骤：提供Cu与Zn和Sn中的一种或多种的粉末混合物；压缩所述粉末混合物以由此形成三维形状结构，其中通过轴向压缩或冷等静压缩实现所述压缩。在这一实施方案中，优选只进行机械混合。
在一个实施方案中，将碱金属化合物粉末，优选Na2SO3、Na2SeO3或NaF粉末添加到Cu与Zn和Sn中的一种或多种的粉末混合物中，由此形成包含Cu与Zn和Sn中的一种或多种的粉末混合物和碱金属化合物的粉末混合物。在使用碱金属化合物粉末的这一实施方案中，Cu与Zn和Sn中的一种或多种的粉末混合物和碱金属化合物粉末优选机械合金化和/或机械混合。
在一个实施方案中，所述方法进一步包括步骤：将压缩的混合物烧结。
在再一些这样的实施方案中，提供一种制造三维溅射靶的方法，其包括步骤：提供Cu与Zn和Sn中的一种或多种的混合物；将所述混合物喷涂到旋转的靶载体上以由此形成三维溅射靶，其中通过选自冷气体喷涂,等离子喷涂或电弧喷涂的技术实现所述喷涂。在一些实施方案中，所述混合物具有粉末形式或线形式或是合金。
在再一些这样的实施方案中，提供一种制造三维溅射靶的方法，其包括步骤：将Cu与Zn和Sn中的一种或多种熔融；将熔融的混合物喷向旋转的靶载体以由此形成三维溅射靶，其中在真空或惰性气体中进行所述喷涂。
Cu与Zn和Sn中的一种或多种是指，可能的组合包括CuSn、CuZn、CuSnZn或CuZnSn之类，其中之前提到的式中的元素的百分比通常仅作为举例给出。
详细描述
在最简单的情况下，使用元素Cu、Zn和Sn汽化或溅射Cu2ZnSn层。Cu2ZnSn合金体系中的元素的均质化可以通过使用基于CuZn、CuSn、Cu2ZnSn的合金靶来改进。在这一背景下使用的合金是具有高Sn含量的青铜和具有高Zn含量的黄铜，都具有高纯度。由于高纯度要求和高金属间相含量导致的脆性，它们不可市售。此外，也可以使用CuZnSn合金，但也由于高纯度要求和它们的高脆性而没有技术意义并因此不可市售。
本公开提供了三维溅射靶的多种实施方案。在一个实施方案中，该三维溅射靶包括Cu2ZnSn材料。该Cu2ZnSn材料可具有：(i)40原子％(“at.％”)至60at.％、45at.％至55at.％、40at.％至50at.％或50at.％至60at.％的Cu含量；(ii)20at.％至30at.％、20at.％至25at.％或25at.％至30at.％的Zn含量，和(iii)20at.％至30at.％、20at.％至25at.％或25at.％至30at.％的Sn含量。在一个实施方案中，该Cu2ZnSn材料的组成是25at.％Zn±2at.％、25at.％Sn±2at.％和余量Cu。该Cu2ZnSn材料的氧含量取决于制造方法。在一些实施方案中，氧含量为：小于100ppm、小于250ppm、小于500ppm、小于1000ppm、小于2500ppm或小于5000ppm。在一些实施方案中，Cu2ZnSn材料具有至少99.9％的金属纯度。在另一些实施方案中，Cu2ZnSn材料具有至少99.99％的金属纯度。
在又一实施方案中，Cu2ZnSn材料进一步包含0摩尔％至25摩尔％，优选5摩尔％至20摩尔％的碱金属化合物，优选Na2SO3、Na2SeO3或NaF含量。在一个这样的实施方案中，将这种材料成形为三维溅射靶。在另一这样的实施方案中，将这种材料成形为平面和/或管形靶形状。在另一实施方案中，该Cu2ZnSn材料与碱金属化合物，优选钠化合物机械合金化或机械混合，以使该靶材料中的碱金属含量为0原子％至25原子％，优选5原子％至20原子％。在一个这样的实施方案中，将材料成形为平面和/或管形靶形状。
在另一实施方案中，三维溅射靶包括CuZn材料。该CuZn材料可具有：(i)40原子％(“at.％”)至60at.％、45at.％至55at.％、40at.％至50at.％或50at.％至60at.％的Cu含量；和(ii)40at.％至60at.％、45at.％至55at.％、40at.％至50at.％或50at.％至60at.％的Zn含量。在一个实施方案中，该CuZn材料的组成是50at.％Zn±2at.％和余量Cu。该CuZn材料的氧含量取决于制造方法。在一些实施方案中，氧含量为：小于100ppm、小于250ppm、小于500ppm、小于1000ppm、小于2500ppm或小于5000ppm.。在一些实施方案中，CuZn材料具有至少99.9％的金属纯度。在另一些实施方案中，该CuZn材料具有至少99.99％的金属纯度。
在又一实施方案中，CuZn材料进一步包含0摩尔％至25摩尔％，优选5摩尔％至20摩尔％的碱金属化合物，优选Na2SO3、Na2SeO3或NaF含量。在一个这样的实施方案中，将这种材料成形为三维溅射靶。在另一这样的实施方案中，将这种材料成形为平面和/或管形靶形状。在另一实施方案中，该CuZn材料与碱金属化合物，优选钠化合物机械合金化或机械混合，以使该靶材料中的碱金属含量为0原子％至25原子％，优选5原子％至20原子％。在一个这样的实施方案中，将材料成形为平面和/或管形靶形状。
在另一实施方案中，三维溅射靶包括CuSn材料。该CuSn材料可具有：(i)40原子％(“at.％”)至60at.％、45at.％至55at.％、40at.％至50at.％或50at.％至60at.％的Cu含量；和(ii)40at.％至60at.％、45at.％至55at.％、40at.％至50at.％或50at.％至60at.％的Sn含量。在一个实施方案中，该CuSn材料的组成是50at.％Sn±2at.％和余量Cu。CuSn材料的氧含量取决于制造方法。在一些实施方案中，氧含量为：小于100ppm、小于250ppm、小于500ppm、小于1000ppm、小于2500ppm或小于5000ppm。在一些实施方案中，CuSn材料具有至少99.9％的金属纯度。在另一些实施方案中，CuSn材料具有至少99.99％的金属纯度。
在例如使用CuZnSn、CuZn和CuSn材料的本发明的实施方案中，优选的氧含量为至少小于1000ppm。
在又一实施方案中，CuSn材料进一步包含0摩尔％至25摩尔％，优选5摩尔％至20摩尔％的碱金属化合物，优选Na2SO3、Na2SeO3或NaF含量。在一个这样的实施方案中，将这种材料成形为三维溅射靶。在另一这样的实施方案中，将这种材料成形为平面和/或管形靶形状。在另一实施方案中，该CuSn材料与碱金属化合物，优选钠化合物机械合金化或机械混合，以使该靶材料中的碱金属含量为0原子％至25原子％，优选5原子％至20原子％。在一个这样的实施方案中，将材料成形为平面和/或管形靶形状。
在某些实施方案中，将该Cu2ZnSn、CuZn或CuSn材料成形为三维形状结构，如管或板块，然后将它们施加到靶载体上以形成三维溅射靶。在这样的实施方案中，靶载体包括不锈钢支承管或铜板。此外，某些实施方案也可能没有任何载体。靶载体的尺寸为大约500-4000毫米长度和大约100-300毫米宽度或大约70-180毫米直径。
在Cu2ZnSn、CuZn或CuSn材料的一个实施方案中，这种材料作为合金存在。在另一实施方案中，Cu2ZnSn、CuZn或CuSn材料作为各元素的单相混合物存在。
形成三维溅射靶的Cu2ZnSn、CuZn或CuSn材料的各种实施方案可通过该材料的晶粒尺寸表征。在一个实施方案中，晶粒尺寸为0.01毫米至5毫米、0.1毫米至5毫米、0.05毫米至5毫米、0.05至1毫米、0.01毫米至0.25毫米或各上述范围的范围子集。
在一个实施方案中，三维溅射靶具有至少一个大于500毫米、1000毫米、2500毫米或4000毫米的主轴维度。在另一实施方案中，该三维溅射靶具有至少一个如下范围的主轴维度：500毫米至4000毫米、500毫米至2500毫米、500毫米至1000毫米、750毫米至4000毫米、750毫米至3000毫米、750毫米至2500毫米、1000毫米至4000毫米或各上述范围的范围子集。
三维溅射靶可具有各种形状，包括管(其可能中空)、盘、平面(其可由多个板块构成)或圆柱体。这些形状的组合也是可以的。在一个实施方案中，所述三维溅射靶成型为如下维度的管：(i)500毫米至4000毫米、500毫米至1000毫米、750毫米至4000毫米、750毫米至3000毫米、750毫米至2500毫米、1000毫米至4000nm的长度；和(ii)100毫米至200毫米,100毫米至150毫米或150毫米至200毫米的直径；或长度和直径的各上述范围的范围子集。
在另一实施方案中，所述三维溅射靶成型为具有如下尺寸的平面形：500毫米至4000毫米、500毫米至1000毫米、750毫米至4000毫米、750毫米至3000毫米、750毫米至2500毫米、1000毫米至4000毫米的长度；(ii)70毫米至300毫米、70毫米至150毫米或150毫米至250毫米的宽度；和(iii)5毫米至50毫米、5毫米至20毫米、5毫米至10毫米、10毫米至20毫米、10毫米至30毫米、20毫米至40毫米或20毫米至50毫米的厚度；或长度、宽度和厚度的各上述范围的范围子集。
上述实施方案可以由具有如下尺寸的板块排列构成：(i)100毫米至300毫米、150毫米至300毫米、或200毫米至300毫米的长度；和(ii)3毫米至30毫米、10毫米至30毫米、20毫米至30毫米、20毫米至40毫米或20毫米至50毫米的厚度；或长度和厚度的各上述范围的范围子集。
上述实施方案可以由具有如下尺寸的圆柱体排列构成：(i)100毫米至200毫米、150毫米至200毫米、或100毫米至150毫米的外径；(ii)70毫米至180毫米、70毫米至150毫米或150毫米至180毫米的内径；(iii)100毫米至250毫米、100毫米至750毫米、100毫米至500毫米、500毫米至750毫米或100毫米至4000毫米(在整个长度上使用单个圆柱体的特殊情况)的长度；或外径、内径和长度的各上述范围的范围子集。
三维溅射靶的Cu2ZnSn、CuZn或CuSn材料可通过材料的微结构表征。材料微结构独立地包括铸态微结构、烧结微结构或喷雾微结构。
在一个实施方案中，三维溅射靶的Cu2ZnSn、CuZn或CuSn材料可通过材料的均匀微结构表征。在这样的实施方案中，该材料的至少90％的晶粒具有在沿该材料的主轴维度的平均晶粒尺寸范围的+/-70％，优选+/-50％的范围内的尺寸。
三维溅射靶的Cu2ZnSn、CuZn或CuSn材料的平均晶粒尺寸范围根据用于生成该材料的工艺参数而变。在一个实施方案中，主轴和径向轴的平均晶粒尺寸范围均在0.05毫米至0.5毫米、0.05毫米至0.25毫米或0.05毫米至0.1毫米变化。在另一些实施方案中，平均晶粒尺寸范围在0.5毫米至5毫米、0.5毫米至3.5毫米或0.5毫米至2.5毫米变化。
在另一实施方案中，三维溅射靶的Cu2ZnSn、CuZn或CuSn材料可通过该材料的均匀微结构表征。在这样的实施方案中，该材料的至少90％的晶粒具有在沿该材料的轴向维度和该材料的径向维度的平均晶粒尺寸范围的+/-70％，优选+/-50％的范围内的尺寸。在这样的实施方案中，沿该材料的轴向维度的平均晶粒尺寸范围在0.01毫米至0.5毫米、0.05毫米至0.5毫米、0.1毫米至0.5毫米或0.05毫米至0.25毫米变化。在这样的实施方案中，沿该材料的径向维度的平均晶粒尺寸范围在0.005毫米至0.5毫米、0.005毫米至0.05毫米或0.01毫米至0.05毫米变化。
在另一实施方案中，三维溅射靶的Cu2ZnSn、CuZn或CuSn材料可通过该材料的均匀微结构通过在遍布该材料的各种位置测得的密度表征。在这样的实施方案中，该材料的密度为：理论密度的80-99％、理论密度的85-99％、理论密度的90-99％、理论密度的95-99％或理论密度的98-99％。在另一些实施方案中，该材料的密度为：大于理论密度的95％、大于理论密度的98％或大于理论密度的99％。
由CuSn、CuZn和Cu2ZnSn制成的三维溅射靶可以使用各种热和机械制造技术制造，并可用于溅射技术。在一个实施方案中，可以通过铸造技术制造三维溅射靶材料。在高于该混合物的熔点的温度，例如550-1100℃下将Cu与Zn和Sn中的一种或多种熔体混合；将该混合物转移到预热的模具中；和冷却以由此形成三维形状结构。然后将该三维形状结构施加到靶载体上以形成三维溅射靶。
在另一实施方案中，三维溅射靶材料可以通过将Cu粉末与Zn和Sn粉末中的一种或多种混合，接着压缩该混合物以由此形成三维形状结构来制造。在一个实施方案中，将碱金属化合物粉末，优选Na2SO3、Na2SeO3或NaF粉末添加到Cu与Zn和Sn中的一种或多种的粉末混合物中，以由此形成包含Cu与Zn和Sn中的一种或多种的粉末混合物和碱金属化合物的粉末混合物。压缩步骤可以通过轴向压缩或冷等静压缩实现。在这样的实施方案中，压缩步骤可以在0.4to/cm2至2to/cm2的压力和20℃至380℃的温度下进行。在一个这样的实施方案中，压缩的混合物可随后烧结。烧结步骤可通过真空烧结实现。在一些实施方案中，烧结步骤可以在400℃至750℃的温度下进行。
在另一实施方案中，可以通过将Cu与Zn和Sn中的一种或多种混合制造三维溅射靶材料。将该混合物喷涂到旋转的靶载体上以由此形成三维溅射靶。在一个这样的实施方案中，该喷涂通过包括冷气体喷涂、等离子喷涂或电弧喷涂的技术实现。
在又一实施方案中，三维溅射靶通过如下步骤制造：将Cu与Zn和Sn中的一种或多种熔融和将熔融的混合物喷向旋转的靶载体以由此形成三维溅射靶。该喷涂步骤在真空或惰性气体中进行。
下列所有实施例产生板块形或管形溅射靶材料。制成的结构是包括合金相的结构或元素Cu、Zn、Sn的细粒单相结构，因此所述靶的溅射产生均匀的Cu2ZnSn层。
用于制造三维溅射靶的混合物或合金具有所述三种元素Cu、Zn和Sn的二元组合，优选基于CuSn或CuZn的混合物，或所述三种元素Cu、Zn和Sn的三元组合，优选基于CuSnZn或CuZnSn的混合物。在所述二元或三元组合内，Cu是主要含量，所加的元素Zn和/或Sn产生含有Sn和/或Zn的Cu组合的冶金配方。在这些含有Sn和/或Zn的Cu组合中还可能存在较少的不相关杂质。
实施例1
将原材料Cu和Zn在真空感应熔化炉中以1:1的原子混合比一起熔融，然后在略高于熔融温度下倾注到石墨锭模中。该石墨锭模被预热至200℃，固化缓慢进行。不使用附加冷却介质如压缩空气或水，通过冷却该石墨锭模进行固化。在该实施例的一种情况中，该石墨锭模使用绝热材料隔离。这种方法用于制造具有铸态结构的尺寸为200mm x 100mm x 10mm的板块和尺寸为160mm x 135mm x 250mm的管形段。所得微结构在长度和厚度上均匀，具有0.1毫米至5毫米范围内的晶粒尺寸和<100ppm的氧含量。该氧含量在所述板块和管形段的不同位置测得。平均晶粒尺寸范围是1.5毫米至3.5毫米。在这些段的各种位置测得的板块段和管形段的实测密度大于理论密度的99％。所述微结构含有50at.％Zn±2at.％，余量是Cu。将板块粘合到Cu背板上以备安装在溅射阴极上。将管形段粘合在(例如由不锈钢制成的)支承管上，以产生可旋转溅射靶。
实施例2
将原材料Cu和Sn在真空感应熔化炉中以1:1的原子混合比一起熔融，然后在略高于熔融温度下倾注到石墨锭模中。该石墨锭模被预热至200℃，固化缓慢进行。这种方法用于制造具有铸态结构的尺寸为200mm x 100mm x 10mm的板块和尺寸为160mm x 135mm x 250mm的管形段。所得微结构在长度和厚度上均匀，具有0.1毫米至5毫米范围内的晶粒尺寸和<100ppm的氧含量。该氧含量在板块和管形段的不同位置测得。平均晶粒尺寸范围是1.5毫米至3.5毫米。在这些段的各种位置测得的板块段和管形段的实测密度大于理论密度的99％。所述微结构含有50at.％Zn±2at.％，余量是Cu。将板块粘合到Cu背板上以备安装在溅射阴极上。将管形段粘合在(例如由不锈钢制成的)支承管上，以产生可旋转溅射靶。
实施例3
将原材料Cu、Zn和Sn在真空感应熔化炉中以2:1:1的原子混合比一起熔融，然后在略高于熔融温度下倾注到石墨锭模中。该石墨锭模具有40毫米的壁厚度并应预热至400℃，固化缓慢进行。该冷却过程在真空下进行。这种方法产生具有均匀微结构的材料，晶粒尺寸在0.1毫米至5毫米范围内且氧含量<100ppm。该氧含量在板块和管形段的不同位置测得。平均晶粒尺寸范围是1.5毫米至3.5毫米。在这些段的各种位置测得的板块段和管形段的实测密度大于理论密度的98％。该材料含有25at.％Zn±2at.％、25at.％Sn±2at.％，余量是Cu。这种方法用于制造具有铸态结构的尺寸为200mm x 100mm x 10mm的板块和尺寸为160mm x 135mm x250mm的管形段。将板块粘合到Cu背板上以备安装在溅射阴极上。将管形段粘合在(例如由不锈钢制成的)支承管上，以产生可旋转溅射靶。
实施例4
将原材料Cu、Zn和Sn以2:1:1的原子混合比一起熔融，然后倾注在具有300℃的预热钢模的离心铸造机中。这种方法产生具有均匀微结构的材料，晶粒尺寸在0.1毫米至3毫米范围内且氧含量<250ppm。该氧含量在管形段的不同位置测得。平均晶粒尺寸范围是0.5毫米至2.5毫米。管形段在这些段的各种位置测得的实测密度大于理论密度的98％。该材料含有25at.％Zn±2at.％、25at.％Sn±2at.％，余量是Cu。这种方法用于制造具有铸态结构的尺寸为170mm x 130mm x 500mm的管形段。管形段在外部和内部使用除屑和抛光技术后加工。将管形段粘合在(例如由不锈钢制成的)支承管上，以作为溅射靶。
实施例5
将元素Cu、Zn、Sn在坩埚中熔融，然后使用连续铸造设备以10mm/min的进料速率倾注。这种方法用于制造具有铸态结构的平面和管形型材。取决于元素组成，由于该材料的脆性，只可能制造小段：具有250毫米长度、135毫米内径和165毫米外径的尺寸的管段，或具有150mm x100mm x 15mm的尺寸的平面段。微结构是均匀的，晶粒尺寸在0.1毫米至5毫米范围内且氧含量<300ppm。该氧含量在管形和平面形段的不同位置测得。平均晶粒尺寸范围是1.5毫米至3.5毫米。在这些段的各种位置测得的管形和平面形段的实测密度大于理论密度的99％。该材料含有25at.％Zn±2at.％、25at.％Sn±2at.％，余量是Cu。将板块粘合到Cu背板上以作为溅射靶。将管形段粘合在(例如由不锈钢制成的)支承管上，以作为溅射靶。
实施例6
将晶粒尺寸为50-250微米的金属粉末Cu、Zn、Sn混合并通过轴向或冷等静压缩技术用1.5to/cm2的施加压力压缩。将板块和管形段压制。由此实现的密度足以允许处理(handle)所得材料。所得结构是细晶粒的，平均晶粒尺寸在0.05毫米至0.25毫米范围内，且氧含量<500ppm。该氧含量在板块和管形段的不同位置测得。在这些段的各种位置测得的板块段和管形段的实测密度大于理论密度的81％。存在的粉末晶粒未合金化。制造板块和管形段，然后通过粘合技术施加到Cu背板或不锈钢支承管上。在这一实施例的一种情况中，将板块或段直接压到背板、背板段或支承管上。为了建立充分的连接，提供具有改性表面，例如联锁(interlocking)的背板/背板段/支承管。
实施例7
将晶粒尺寸为50-250微米的金属粉末Cu、Zn、Sn混合，通过压缩技术用1to/cm2的施加压力预压缩，然后通过真空烧结技术在烧结条件450℃下烧结5小时。这种方法能够获得具有细晶粒均匀烧结微结构的板块和管形段，晶粒尺寸在0.05毫米至1毫米范围内且氧含量<500ppm。该氧含量在板块和管形段的不同位置测得。平均晶粒尺寸范围是0.05毫米至0.5毫米。在这一实施例的一些情况下，该材料表现出金属粉末的初始合金化。在另一些情况下，该材料表现出金属粒子的完全合金化，这由各合金化元素在微观范围内的均匀分布表明。将板块粘合到Cu背板上以作为溅射靶。将管形段粘合在(例如由不锈钢制成的)支承管上，以作为溅射靶。
实施例8
例如通过真空雾化程序制造合金粉末Cu2ZnSn。随后将该合金粉末在1to/cm2的压力下压缩并在真空中在烧结条件540℃下烧结3小时。这种方法能够获得具有细晶粒均匀烧结微结构的板块和管形段，所述结构由0.05毫米至0.35毫米范围内的平均晶粒尺寸证明，表明元素的完全合金化。将板块粘合到Cu背板上以作为溅射阴极。将管形段粘合在(例如由不锈钢制成的)支承管上，以作为溅射靶。
实施例9
将10至100微米粒度范围的混合单质金属粉末Cu、Zn、Sn或合金粉末Cu2ZnSn通过冷气体喷涂技术施加到旋转基底上。这种方式主要能够制造具有细晶粒结构的管形靶。该均匀饼状微结构表现出0.04毫米至0.2毫米的轴向平均晶粒尺寸和0.005毫米至0.02毫米的径向平均晶粒尺寸。氧含量为500ppm，其在管形段的不同位置测得。在这些段的各种位置测得的管形段的实测密度大于理论密度的93％。基底例如由不锈钢管构成并充当靶载体。因此，所得靶具有不锈钢管载体长度550毫米、外径133毫米的和靶外径145毫米。
实施例10
将直径为1.6毫米的Cu线、Zn线和Sn线供入专门设计的电弧喷涂设备。这些线经电弧熔融，经推进剂气体瓦解成微滴并朝旋转基底加速。这种方式主要能够制造具有细晶粒结构的管形靶。该饼状均匀微结构表现出0.05毫米至0.3毫米的轴向平均晶粒尺寸和0.01毫米至0.05毫米的径向平均晶粒尺寸。如果在大气中使用，则该结构包括3500ppm的氧分数。该氧含量在管形段的不同位置测得。如果在保护性气体中或在低大气压下使用，则氧含量可降低50％。基底例如由不锈钢管构成并充当靶载体。这产生由具有550米长度、133毫米外径的不锈钢管载体和139毫米的靶材料外径构成的靶。使用以Cu作为外部材料和ZnSn作为粉末芯的缆线可获得类似结果。
实施例11
将10至150微米粒度范围的Cu、Zn和Sn粉末混合并在等离子喷涂设备中喷涂。在该方法中，粉末粒子在Ar等离子体中熔融并朝旋转基底加速。这种方式主要能够制造具有均匀细晶粒结构的管形靶。该微结构是饼状的并由几乎单质的Cu-、Zn-、Sn-相构成。轴向平均晶粒尺寸在0.05毫米至0.25毫米范围内，径向晶粒尺寸在0.01毫米至0.05毫米范围内。如果在大气中使用，则该结构包括5000ppm的氧分数。该氧含量在管形段的不同位置测得。如果在保护性气体中或在低大气压下使用，则氧含量可降低50％。基底例如由不锈钢管构成并充当靶载体。该靶由具有550米长度、133毫米外径的不锈钢管载体和142毫米的靶外径构成。
实施例12
将10至150微米粒度范围的合金粉末Cu2ZnSn在等离子喷涂设备中喷涂。在该方法中，该粉末粒子在Ar等离子体中熔融并朝旋转基底加速。这种方式主要能够制造具有均匀、饼状、细晶粒结构的管形靶。轴向平均晶粒尺寸在0.05毫米至0.25毫米范围内，径向平均晶粒尺寸在0.01毫米至0.05毫米范围内。该微结构由CuZnSn合金粒子构成。如果在大气中使用，则该结构包括4500ppm的氧分数。该氧含量在管形段的不同位置测得。如果在保护性气体中或在低大气压下使用，则氧含量可降低50％。基底例如由不锈钢管构成并充当靶载体。该靶由具有550毫米长度、133毫米外径的不锈钢管载体和139毫米外径的靶材料构成。
实施例13
将原材料Cu、Zn和Sn以2:1:1的原子混合比熔融并在真空或保护性气体中在略高于合金的熔点的工艺温度下从该熔融材料朝旋转基底雾化。该方法在1巴的雾化压力下，支承管的旋转速度为50rpm且纵向进料速率为150mm/min。这产生具有0.1毫米至0.3毫米的轴向平均晶粒尺寸和0.01毫米至0.05毫米的径向平均晶粒尺寸的均匀微结构。该合金具有300ppm至500ppm的氧含量，其在该管的不同位置测得。在该管的各种位置测得的该管的实测密度为理论密度的89-92％。该材料含有25at.％Zn±2at.％、25at.％Sn±2at.％，余量是Cu。基底/支承管例如由不锈钢管构成并充当靶载体。
实施例14
例如通过真空雾化程序制造合金粉末Cu2ZnSn。将该合金粉末与10摩尔％的亚硫酸钠Na2SO3粉末混合并在1.5to/cm2下压缩和在真空中在600℃下烧结。这种方法能够制造表现出元素的完全合金化的具有细晶粒烧结结构的板块和管形段。该均匀微结构表现出在0.05至0.15毫米范围内的Cu2ZnSn平均晶粒、0.1毫米至0.75毫米范围内的Na2SO3的平均晶粒尺寸。将尺寸为200mm x 100mm的板块粘合到Cu背板上以作为溅射靶。将具有135毫米内径、160毫米外径和100毫米长度的管形段粘合在(例如由不锈钢制成的)支承管上，以作为溅射靶。在这些段的各种位置测得的板块和管形段的实测密度为理论密度的90-93％。Na2SO3均匀遍布在该合金中。其它碱金属化合物，如Na2SeO3或NaF或上文具体提及的Na2SO3(含量为10摩尔％)在混合后的合金粉末Cu2ZnSn中也可以例如为0摩尔％至25摩尔％，优选5摩尔％至20摩尔％，以产生其它可能的实施方案。