本发明涉及功能陶瓷制备技术领域，特别涉及一种高密度、高导电性ito靶材的制备方法。
背景技术：
ito薄膜可由ito靶材经磁控溅射法制备得到，在工业生产中，大多采用磁控溅射法，将ito靶材在玻璃上溅射成极薄的一层透明导电膜(厚度100nm左右)，对薄膜进行刻蚀，以制备平板显示器用的电极材料。
要制备出高品质的ito膜，须采用均匀性好且密度高的ito靶。这是因为低密度靶内有许多孔洞，孔洞内的不确定元素在溅射过程中也进入到ito膜，从而影响ito膜导电性能。另外低密度ito靶面在溅射过程中容易产生一些黑化的低价氧化物称其为结瘤，因此在溅射过程中会出现飞弧现象(即局部击穿放电)，从而导致溅射工艺不稳定，使ito膜中出现杂质缺陷。再者低密度ito靶热导率低，在溅射过程中由于存在热应力而使靶开裂等。
ito靶材的生产主要包括粉末制备、成型和烧结三个主要环节。采用纳米级ito粉末，有利于提高ito靶密度。虽然采用冷等静压后热等静压生产工艺，可使ito靶材相对密度提高到99％以上，但成本高不利于工业化生产，且生产的靶材尺寸大小有限。另一种工艺是在ito粉末中添加适量的烧结剂来提高靶材的烧结密度。
技术实现要素：
本发明提供一种高密度、高导电性ito靶材的制备方法，为了能经济的制备高密度、高导电性的ito靶材，本发明采用改良的共沉淀法制备出掺杂高活性的ito粉末，通过无压烧结制得ito靶材，优化后的烧结助剂一方面提高ito靶的导电性，另一方面提高了ito靶的靶密度。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种高密度、高导电性ito靶材的制备方法，包括以下步骤：
(1)铋与锗混合溶液的制备：用氢氟酸和硝酸混合液将高纯的ge与bi原料溶解成氢氟酸硝酸铋与锗的澄清溶液；
(2)含有尿素的氧化铟与氧化锡溶液的制备：将尿素、氧化铟、氧化锡各自溶于水中，再混合到一起；
(3)共沉淀：将铋与锗混合溶液加入到步骤(2)所配置的混合溶液中，保持搅拌，逐步升温至90℃并恒温1小时，待沉淀完全为止；
(4)洗涤：将步骤(3)得到的沉淀物反复用去离子水洗涤至无cl-离子存在，再用混合有机溶剂洗涤三次；
(5)煅烧与造粒：将掺有铋与锗的铟锡沉淀物经喷雾干燥后，于900℃，3h煅烧，得到掺铋与锗的ito粉体，加2％的pva后，用喷雾干燥工艺造粒；
(6)成型与排胶：造粒粉经单轴压预压后，再经冷等静压250mpa处理后得到ito素坯，以50℃/h升温到600℃保温2h，进行排胶处理；
(7)烧结：将排胶后的ito坯体置于流动的氧气氛烧结炉中，冷却后即得ito靶材。
其中，优选地，所述步骤(2)中in2o3:sno2＝90:10，尿素的加入量以步骤(3)中沉淀完全后，溶液的ph>8.0为准。
其中，优选地，所述步骤(3)中ge与bi的加入量为in与sn总量的0.5～2％，其中ge:bi＝1:1。
其中，优选地，所述步骤(4)中的有机溶剂的体积比为1:3:5的环己醇。乙酸乙酯和乙醇。
其中，优选地，所述步骤(7)中无圧烧结是在氧气氛下以80～120℃/h升温至1300～1500℃，保温5～10小时。
本发明的有益效果：
本发明采用共沉淀法制备出高活性掺杂的ito粉末，在洗涤过程中采用复合有机溶剂来减少粉体的硬团聚，提高烧结活性，同时优化烧结助剂，一方面，可降低烧结温度，促进致密化，另一方面，提高靶材的导电性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中高密度、高导电性ito靶材的典型微结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种高密度、高导电性ito靶材的制备方法，包括以下步骤：
(1)铋与锗混合溶液的制备：用氢氟酸和硝酸混合液将高纯的ge与bi原料溶解成氢氟酸硝酸铋与锗的澄清溶液；
(2)含有尿素的氧化铟与氧化锡溶液的制备：将尿素、氧化铟、氧化锡各自溶于水中，再混合到一起；in2o3:sno2＝90:10，尿素的加入量以步骤(3)中沉淀完全后，溶液的ph>8.0为准；
(3)共沉淀：将铋与锗混合溶液加入到步骤(2)所配置的混合溶液中，其中铋与锗含量为in与sn总量的0.5％，且bi:ge＝1:1，保持搅拌，逐步升温至90℃并恒温1小时，待沉淀完全为止；
(4)洗涤：将步骤(3)得到的沉淀物反复用去离子水洗涤至无cl-离子存在，再用混合有机溶剂洗涤三次；其混合有机溶剂是体积比为1:3:5的环己醇、乙酸乙酯和乙醇；
(5)煅烧与造粒：将掺有铋与锗的铟锡沉淀物经喷雾干燥后，于900℃，3h煅烧，得到掺铋与锗的ito粉体，加2％的pva后，用喷雾干燥工艺造粒；
(6)成型与排胶：造粒粉经单轴压预压后，再经冷等静压250mpa处理后得到ito素坯，以50℃/h升温到600℃保温2h，进行排胶处理；
(7)烧结：将上述排胶后的坯体置于流动的氧气氛烧结炉中，以80℃/h升温至1300℃，并保温10h。
本实施例制得的ito靶的相对密度为99.5％，靶电阻率为2.1×10-4ω·cm。本实施例制得的高密度、高导电性ito靶材典型微结构图如图1所示。
实施例2
本实施例提供一种高密度、高导电性ito靶材的制备方法，包括以下步骤：
(1)铋与锗混合溶液的制备：用氢氟酸和硝酸混合液将高纯的ge与bi原料溶解成氢氟酸硝酸铋与锗的澄清溶液；
(2)含有尿素的氧化铟与氧化锡溶液的制备：将尿素、氧化铟、氧化锡各自溶于水中，再混合到一起；in2o3:sno2＝90:10，尿素的加入量以步骤(3)中沉淀完全后，溶液的ph>8.0为准；
(3)共沉淀：将铋与锗混合溶液加入到步骤(2)所配置的混合溶液中，其中铋与锗含量为in与sn总量的0.5％，且bi:ge＝1:1，保持搅拌，逐步升温至90℃并恒温1小时，待沉淀完全为止；
(4)洗涤：将步骤(3)得到的沉淀物反复用去离子水洗涤至无cl-离子存在，再用混合有机溶剂洗涤三次；其混合有机溶剂是体积比为1:3:5的环己醇、乙酸乙酯和乙醇；
(5)煅烧与造粒：将掺有铋与锗的铟锡沉淀物经喷雾干燥后，于900℃，3h煅烧，得到掺铋与锗的ito粉体，加2％的pva后，用喷雾干燥工艺造粒；
(6)成型与排胶：造粒粉经单轴压预压后，再经冷等静压250mpa处理后得到ito素坯，以50℃/h升温到600℃保温2h，进行排胶处理；
(7)烧结：将上述排胶后的坯体置于流动的氧气氛烧结炉中，以110℃/h升温至1400℃，并保温8h。
本实施例制得的ito靶的相对密度为99.7％，靶电阻率为2.2×104ω·cm。
实施例3
本实施例提供一种高密度、高导电性ito靶材的制备方法，包括以下步骤：
(1)铋与锗混合溶液的制备：用氢氟酸和硝酸混合液将高纯的ge与bi原料溶解成氢氟酸硝酸铋与锗的澄清溶液；
(2)含有尿素的氧化铟与氧化锡溶液的制备：将尿素、氧化铟、氧化锡各自溶于水中，再混合到一起；in2o3:sno2＝90:10，尿素的加入量以步骤(3)中沉淀完全后，溶液的ph>8.0为准；
(3)共沉淀：将铋与锗混合溶液加入到步骤(2)所配置的混合溶液中，其中铋与锗含量为in与sn总量的0.5％，且bi:ge＝1:1，保持搅拌，逐步升温至90℃并恒温1小时，待沉淀完全为止；
(4)洗涤：将步骤(3)得到的沉淀物反复用去离子水洗涤至无cl-离子存在，再用混合有机溶剂洗涤三次；其混合有机溶剂是体积比为1:3:5的环己醇、乙酸乙酯和乙醇；
(5)煅烧与造粒：将掺有铋与锗的铟锡沉淀物经喷雾干燥后，于900℃，3h煅烧，得到掺铋与锗的ito粉体，加2％的pva后，用喷雾干燥工艺造粒；
(6)成型与排胶：造粒粉经单轴压预压后，再经冷等静压250mpa处理后得到ito素坯，以50℃/h升温到600℃保温2h，进行排胶处理；
(7)烧结：将上述排胶后的坯体置于流动的氧气氛烧结炉中，以100℃/h升温至1500℃，并保温5h。
本实施例制得的ito靶的相对密度为99.8％，靶电阻率为3.0×10-4ω·cm。
实施例4
本实施例提供一种高密度、高导电性ito靶材的制备方法，包括以下步骤：
(1)铋与锗混合溶液的制备：用氢氟酸和硝酸混合液将高纯的ge与bi原料溶解成氢氟酸硝酸铋与锗的澄清溶液；
(2)含有尿素的氧化铟与氧化锡溶液的制备：将尿素、氧化铟、氧化锡各自溶于水中，再混合到一起；in2o3:sno2＝90:10，尿素的加入量以步骤(3)中沉淀完全后，溶液的ph>8.0为准；
(3)共沉淀：将铋与锗混合溶液加入到步骤(2)所配置的混合溶液中，其中铋与锗含量为in与sn总量的1％，且bi:ge＝1:1，保持搅拌，逐步升温至90℃并恒温1小时，待沉淀完全为止；
(4)洗涤：将步骤(3)得到的沉淀物反复用去离子水洗涤至无cl-离子存在，再用混合有机溶剂洗涤三次；其混合有机溶剂是体积比为1:3:5的环己醇、乙酸乙酯和乙醇；
(5)煅烧与造粒：将掺有铋与锗的铟锡沉淀物经喷雾干燥后，于900℃，3h煅烧，得到掺铋与锗的ito粉体，加2％的pva后，用喷雾干燥工艺造粒；
(6)成型与排胶：造粒粉经单轴压预压后，再经冷等静压250mpa处理后得到ito素坯，以50℃/h升温到600℃保温2h，进行排胶处理；
(7)烧结：将上述排胶后的坯体置于流动的氧气氛烧结炉中，以90℃/h升温至1400℃，并保温8h。
本实施例制得的ito靶的相对密度为99.6％，靶电阻率为2.8×10-4ω·cm。
实施例5
本实施例提供一种高密度、高导电性ito靶材的制备方法，包括以下步骤：
(1)铋与锗混合溶液的制备：用氢氟酸和硝酸混合液将高纯的ge与bi原料溶解成氢氟酸硝酸铋与锗的澄清溶液；
(2)含有尿素的氧化铟与氧化锡溶液的制备：将尿素、氧化铟、氧化锡各自溶于水中，再混合到一起；in2o3:sno2＝90:10，尿素的加入量以步骤(3)中沉淀完全后，溶液的ph>8.0为准；
(3)共沉淀：将铋与锗混合溶液加入到步骤(2)所配置的混合溶液中，其中铋与锗含量为in与sn总量的2.0％，且bi:ge＝1:1，保持搅拌，逐步升温至90℃并恒温1小时，待沉淀完全为止；
(4)洗涤：将步骤(3)得到的沉淀物反复用去离子水洗涤至无cl-离子存在，再用混合有机溶剂洗涤三次；其混合有机溶剂是体积比为1:3:5的环己醇、乙酸乙酯和乙醇；
(5)煅烧与造粒：将掺有铋与锗的铟锡沉淀物经喷雾干燥后，于900℃，3h煅烧，得到掺铋与锗的ito粉体，加2％的pva后，用喷雾干燥工艺造粒；
(6)成型与排胶：造粒粉经单轴压预压后，再经冷等静压250mpa处理后得到ito素坯，以50℃/h升温到600℃保温2h，进行排胶处理；
(7)烧结：将上述排胶后的坯体置于流动的氧气氛烧结炉中，以120℃/h升温至1350℃，并保温6h。
本实施例制得的ito靶的相对密度为99.7％，靶电阻率为2.6×10-4ω·cm。
上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。