半导体材料前驱体、金属靶材及制备方法和应用与流程

本申请涉及半导体材料领域，具体而言，涉及一种半导体材料前驱体、金属靶材及制备方法和应用。

背景技术：

1、在半导体生产设备等领域，常常都会用到金属化合物原料，以sno2为例，sno2可以用于半导体生产设备中的靶材。作为靶材的组成成分时，sn o2需要sn维持正四价以保证材料优异的光电性能。

2、目前，由于生产方法的限制，使用诸如溶液法、溶胶法、水热法、化学气相沉积、喷雾干燥等方法生成的sno2、tio2之类的金属氧化物粉末，其内部存在大量的晶格缺陷，尤其是低价态阳离子的晶格缺陷(低价态阳离子是指在金属氧化物或者其他含氧化合物中，晶格中的氧原子或氧离子脱离，导致氧缺失形成的空位)。低价态阳离子意味着sno2、tio2之类金属氧化物粉末中存在着大量的低价态金属离子相(例如sno相、tio相)，低价态金属离子相的存在会影响制备的氧化物导电薄膜的光学透过率以及电导性(见李泉等人在《二氧化锡纳米粉末的热处理与微结构》一文中的介绍)，表现在薄膜位于400nm及600nm波长附近透过率下降、薄膜的载流子浓度减少和迁移率下降。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种半导体材料前驱体、金属靶材及制备方法和应用，使用该制备方法制得的半导体材料前驱体，其内部的晶格缺陷能极大地减少，在使用该半导体材料制得的金属靶材沉积氧化物导电薄膜时，能极大地提升电子器件的导电率和光学透过率。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种半导体材料前驱体的制备方法，其包括以下步骤：将金属氧化物粉末与双氧水混合并搅拌研磨，使金属氧化物粉末中的金属离子氧化；金属氧化物粉末的粒径为50～500nm，双氧水的浓度为20wt％～70wt％。

3、在上述技术方案中，双氧水作为氧化剂与金属氧化物混合后搅拌研磨，不仅可以使金属氧化物的颗粒分散均匀，还能保证双氧水可以充分地与金属氧化物接触，能很好地对金属氧化物中的低价态金属离子进行氧化，极大地减少了金属氧化物中的低价态阳离子的现象；另外，双氧水能够很容易地被消除，不会影响半导体材料前驱体的纯度。

4、将金属氧化物粉末的粒径控制在50～500nm，双氧水的浓度控制在20～70质量百分比，能保证金属氧化物粉末中的低价态金属离子更好地被氧化，最大程度上减少了金属氧化物中的低价态阳离子。

5、在一种可能的实现方式中，搅拌研磨时温度为20～70℃，搅拌研磨时间为5～60min。

6、在上述技术方案中，搅拌研磨时温度过低、时间过短不利于反应的进行，温度过高、时间过长会加速双氧水的分解，增加了反应的危险性，并且降低了反应的效率；将搅拌研磨时的温度以及搅拌研磨的时间控制在合适的范围内可以使粉体反应充分，增加原料的利用效率。

7、在一种可能的实现方式中，搅拌研磨时温度为40～50℃，搅拌研磨时间为30～40min。

8、在一种可能的实现方式中，双氧水的质量与金属氧化物的质量比为5～50:50～95。

9、在上述技术方案中，双氧水过多会放出大量热和气体，同时还会影响粉体的搅拌研磨混合，过少会影响粉体的优化效果；因此双氧水和金属氧化物的质量比应该控制在合适的范围内。

10、在一种可能的实现方式中，双氧水的浓度为30wt％～40wt％。

11、在一种可能的实现方式中，金属氧化物粉末中的金属元素包括sn、ti、bi、sb、ni、ta、nb、mo、w中的至少一种。

12、发明人发现，在上述技术方案中，上述的金属元素的高价态氧化物中经常容易产生低价态阳离子晶格缺陷，因此需要对上述的金属元素形成的金属氧化物粉末进行处理，以消除晶格缺陷。

13、在一种可能的实现方式中，在搅拌研磨之后，还包括干燥处理的步骤，干燥温度为80～200℃，干燥时间为20～60min。

14、第二方面，本申请实施例提供了一种半导体材料前驱体，其是由前述的半导体材料前驱体的制备方法制得的。

15、在上述技术方案中，使用上述制备方法制得的半导体材料前驱体，其晶格缺陷少，能用于制备高性能的导电膜或电子器件。

16、第三方面，本申请实施例提供了一种金属靶材，其组分包括第二方面的半导体材料前驱体。

17、在上述技术方案中，使用上述技术方案制得的金属靶材，其表面的低价阳离子缺陷少，更有利于制备高性能的导电膜。

18、第四方面，本申请实施例提供了第三方面的金属靶材在制备太阳能电池中的导电氧化物薄膜中的应用。

技术特征：

1.一种半导体材料前驱体的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的半导体材料前驱体的制备方法，其特征在于，搅拌研磨时温度为20～70℃，搅拌研磨时间为5～60min。

3.根据权利要求2所述的半导体材料前驱体的制备方法，其特征在于，搅拌研磨时温度为40～50℃，搅拌研磨时间为30～40min。

4.根据权利要求1所述的半导体材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述双氧水的质量与所述金属氧化物的质量比为5～50:50～95。

5.根据权利要求1所述的半导体材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述双氧水的浓度为30wt％～40wt％。

6.根据权利要求1所述的半导体材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物粉末中的金属元素包括sn、ti、bi、sb、ni、ta、nb、mo、w中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的半导体材料前驱体的制备方法，其特征在于，在搅拌研磨之后，还包括干燥处理的步骤，干燥温度为80～200℃，干燥时间为20～60min。

8.一种半导体材料前驱体，其特征在于，其是由权利要求1～6任一项所述的半导体材料前驱体的制备方法制得的。

9.一种金属靶材，其特征在于，其组分包括权利要求8所述的半导体材料前驱体。

10.如权利要求9所述的金属靶材在制备太阳能电池中的导电氧化物薄膜中的应用。

技术总结
本申请实施例提供一种半导体材料前驱体、金属靶材及制备方法和应用，涉及半导体材料领域。半导体材料前驱体的制备方法包括以下步骤：将金属氧化物粉末与双氧水混合并搅拌研磨，使金属氧化物粉末中的金属离子氧化；金属氧化物粉末的粒径为50～500nm，双氧水的浓度为20wt％～70wt％。双氧水作为氧化剂与金属氧化物混合后搅拌研磨，不仅可以使金属氧化物的颗粒分散均匀，还能保证双氧水可以充分地与金属氧化物接触，能很好地对金属氧化物中的低价态金属离子进行氧化，极大地减少了金属氧化物中的低价态阳离子的现象；另外，双氧水能够很容易地被消除，不会影响半导体材料前驱体的纯度。

技术研发人员：李昊臻,杜小龙,陈兴谦,李子,王燕,刘尧平
受保护的技术使用者：松山湖材料实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15