MgO掺杂ZnO溅射靶材的制备方法技术

MgO掺杂ZnO溅射靶材的制备方法，按比例称取ZnO和MgO粉装入尼龙球磨罐，加入无水乙醇和玛瑙球，在星型球磨机上快速球磨后取出混合粉，筛分出玛瑙球；烘干无水乙醇；填入模具中在高温炉中加热加压；出炉后靶坯加工切片成靶材。将高纯度ZnO粉MgO粉混合热压制备靶材，工艺简单，成本降低，利用其制备的发光材料颗粒均匀，分散性好，具有优良的发光性质，且镁掺杂ZnO的浓度可以调节，从而改变其带宽和绿光波长，可以用于发光二极管和激光器等领域，大大增强其实用性能。

Preparation method of MgO doped ZnO sputtering target material

Preparation method of MgO doped ZnO sputtering target, according to the proportion that take ZnO and MgO powder into the nylon ball milling tank, adding anhydrous ethanol and mixed powder in the agate ball, remove the star type ball mill quickly after ball milling, sieving agate ball; drying ethanol; fill in the mold in high temperature furnace with hot pressing; released the target blank processing target slice. The high purity of ZnO powder MgO powder was fabricated by hot pressing target, simple process, lower cost, the preparation of luminescent material particle uniformity, good dispersion, with excellent luminescent properties, and the concentration of magnesium doped ZnO can be adjusted to change the bandwidth and green wavelength, can be used in fields such as light emitting diodes and lasers the practical performance is greatly enhanced.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及IPC分类C23C真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆技术，属于新材料领域，尤其是MgO掺杂ZnO溅射靶材的制备方法。
技术介绍
ZnO是一种被广泛研究的直接带隙半导体,室温下带隙宽度为3.37eV.GaN生长需要高温条件薄膜生长困难成本较高且缺乏匹配的衬底结晶质量难以提高与GaN相比ZnO的衬底材料选择范围大生长温度低且ZnO来源丰富价格低廉对环境无毒抗辐射性好光电性能优良是制备光电子器件的优良材料在透明导电和薄膜晶体管(thinfilmtransistor,TFT)等领域具有广泛的应用前景。由于ZnO中存在氧空位锌填隙等缺陷这些缺陷属于施主型缺陷使得非掺杂的ZnO是一种n型半导体可能有较大的载流子浓度。导致在ZnO-TFT中会有一个较大的源漏电流DS。为了更好地控制ZnO薄膜的载流子浓度可通过掺杂来实现由于氧空位的形成在一定程度上依赖ZnO结合能Mg比Zn具有更大的氧亲和力，研究表明在MgxZn1-xO薄膜与氧空位相关的深能级发光减少Mg可有效抑制氧空位。Zn1-xMgxO是一种新型II-Ⅵ族宽禁带三元化合物半导体材料，由于镁及其氧化物的无毒无害且镁与锌有相近的离子半径，镁掺入ZnO的晶格常数不会发生大的变化，避免了因失配应力大而产生高密度缺陷对器件性能的破坏作用，同时不同浓度镁掺杂的ZnO禁带宽度可以调节，从而大大增强其实用性能。在镀膜工艺确定的条件下，ZnO薄膜性能的好坏主要取决于靶材的质量，而靶材性能主要有密度、纯度和微观结构。掺杂ZnO的制备方法有燃烧反应法、均匀沉淀法和溶胶一凝胶法等。这些方法制备过程复杂不易控制，条件要求较高，且所需设备昂贵。目前对于镁掺杂ZnO制备Zn1-xMgxO薄膜的研究较多，固相反应法制备镁掺杂ZnO粉体的报道还很少。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种MgO掺杂ZnO溅射靶材的制备方法，简化制备工艺，降低生产成本，提高薄膜产品的发光性能。本专利技术的目的将通过以下技术措施来实现：制备方法步骤包括：(1)按比例称取ZnO和MgO粉，粉末纯度大于99.99％，将两种粉装入尼龙球磨罐。(2)在球磨罐中加入无水乙醇和直径大小不一的玛瑙球，ZnO和MgO粉末、玛瑙球以及无水乙醇的重量比是10：16：20。(3)把ZnO粉、MgO粉、无水乙醇和玛瑙球装入尼龙罐并放在星型球磨机上固定好。(4)快速球磨2小时后取出尼龙罐内的混合粉，经过40目筛子分离出玛瑙球。(5)把混合均匀的ZnO粉和MgO粉放进低温烘箱并烘干无水乙醇。(6)烘干的ZnO粉和MgO粉填入一个耐高温、抗压模具中。(7)把模具放在一个充氧化气体的加热加压高温炉中。(8)以10-20℃/min的加热速度升至1200℃—1400℃，最高温度保持3—7小时，施压速度以0.5—1MPa/min升至10—15MPa，最高压力保持2—6小时。(9)待到保温保压结束后，水冷降温到炉温50℃时打开炉门拖出模具，从模具中取出靶坯，加工切片成靶材。尤其是，称取纯度99.99％的ZnO粉500g和纯度99.99％的MgO粉20g，装入体积5L的尼龙球磨罐，再装入800g玛瑙球和1kg无水乙醇。把尼龙球磨罐固定在高速球磨机上球磨3小时。用40目筛子把玛瑙球分离出。用筛子分离出的粉末溶液放在烘料盘中，把烘料盘放入烘箱烘烤4小时，烘箱温度60℃。烘干后的粉装在耐1800℃的模具中，模具规格200mm×200mm×500mm，模具放在充氧化气氛的加热加压炉中，炉子升温速度15℃/min，最高温度1200℃保持3小时。加压速度0.2MPa，至最高压力15MPa，保持加压5小时；炉内降温，待到保温保压结束后，水冷降温到炉温50℃时打开炉门拖出模具，从模具中取出靶坯，加工切片成200mm×200mm×10mm的靶材，用排水法测靶材密度为5.56g/cm3。本专利技术的优点和效果：将高纯度ZnO粉MgO粉混合热压制备靶材，工艺简单，成本降低，利用其制备的发光材料颗粒均匀，分散性好，具有优良的发光性质，且镁掺杂ZnO的浓度可以调节，从而改变其带宽和绿光波长，可以用于发光二极管和激光器等领域，大大增强其实用性能。具体实施方式本专利技术原理在于，通过不同比例的MgO掺杂在ZnO中制备溅射靶材来提高ZnO薄膜的电学性能。本专利技术中，制备方法步骤包括：(1)按比例称取ZnO和MgO粉，粉末纯度大于99.99％，将两种粉装入尼龙球磨罐。(2)在球磨罐中加入无水乙醇和直径大小不一的玛瑙球，ZnO和MgO粉末、玛瑙球以及无水乙醇的重量比是10：16：20。(3)把ZnO粉、MgO粉、无水乙醇和玛瑙球装入尼龙罐并放在星型球磨机上固定好。(4)快速球磨2小时后取出尼龙罐内的混合粉，经过40目筛子分离出玛瑙球。(5)把混合均匀的ZnO粉和MgO粉放进低温烘箱并烘干无水乙醇。(6)烘干的ZnO粉和MgO粉填入一个耐高温、抗压模具中。(7)把模具放在一个充氧化气体的加热加压高温炉中。(8)以10-20℃/min的加热速度升至1200℃—1400℃，最高温度保持3—7小时，施压速度以0.5—1MPa/min升至10—15MPa，最高压力保持2—6小时。(9)待到保温保压结束后，水冷降温到炉温50℃时打开炉门拖出模具，从模具中取出靶坯，加工切片成靶材。下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1：称取纯度99.99％的ZnO粉500g和纯度99.99％的MgO粉20g，装入体积5L的尼龙球磨罐，再装入800g玛瑙球和1kg无水乙醇。把尼龙球磨罐固定在高速球磨机上球磨3小时。用40目筛子把玛瑙球分离出。用筛子分离出的粉末溶液放在烘料盘中，把烘料盘放入烘箱烘烤4小时，烘箱温度60℃。烘干后的粉装在耐1800℃的模具中，模具规格200mm×200mm×500mm，模具放在充氧化气氛的加热加压炉中，炉子升温速度15℃/min，最高温度1200℃保持3小时。加压速度0.2MPa，至最高压力15MPa，保持加压5小时；炉内降温，待到保温保压结束后，水冷降温到炉温50℃时打开炉门拖出模具，从模具中取出靶坯，加工切片成200mm×200mm×10mm的靶材，用排水法测靶材密度为5.56g/cm3。本文档来自技高网...

【技术保护点】
MgO掺杂ZnO溅射靶材的制备方法，其特征在于，制备方法步骤包括：(1)按比例称取ZnO和MgO粉，粉末纯度大于99.99％，将两种粉装入尼龙球磨罐；(2)在球磨罐中加入无水乙醇和直径大小不一的玛瑙球，ZnO和MgO粉末、玛瑙球以及无水乙醇的重量比是10：16：20；(3)把ZnO粉、MgO粉、无水乙醇和玛瑙球装入尼龙罐并放在星型球磨机上固定好；(4)快速球磨2小时后取出尼龙罐内的混合粉，经过40目筛子分离出玛瑙球；(5)把混合均匀的ZnO粉和MgO粉放进低温烘箱并烘干无水乙醇；(6)烘干的ZnO粉和MgO粉填入一个耐高温、抗压模具中；(7)把模具放在一个充氧化气体的加热加压高温炉中；(8)以10‑20℃/min的加热速度升至1200℃—1400℃，最高温度保持3—7小时，施压速度以0.5—1MPa/min升至10—15MPa，最高压力保持2—6小时；(9)待到保温保压结束后，水冷降温到炉温50℃时打开炉门拖出模具，从模具中取出靶坯，加工切片成靶材。

【技术特征摘要】
1.MgO掺杂ZnO溅射靶材的制备方法，其特征在于，制备方法步骤包括：(1)按比例称取ZnO和MgO粉，粉末纯度大于99.99％，将两种粉装入尼龙球磨罐；(2)在球磨罐中加入无水乙醇和直径大小不一的玛瑙球，ZnO和MgO粉末、玛瑙球以及无水乙醇的重量比是10：16：20；(3)把ZnO粉、MgO粉、无水乙醇和玛瑙球装入尼龙罐并放在星型球磨机上固定好；(4)快速球磨2小时后取出尼龙罐内的混合粉，经过40目筛子分离出玛瑙球；(5)把混合均匀的ZnO粉和MgO粉放进低温烘箱并烘干无水乙醇；(6)烘干的ZnO粉和MgO粉填入一个耐高温、抗压模具中；(7)把模具放在一个充氧化气体的加热加压高温炉中；(8)以10-20℃/min的加热速度升至1200℃—1400℃，最高温度保持3—7小时，施压速度以0.5—1MPa/min升至10—15MPa，最高压力保持2—6小时；(9)待到保温保压结束后，水冷降温到炉温50℃时打...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾泽夏，庄志杰，诸斌，顾宗慧，
申请(专利权)人：基迈克材料科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32