一种CdIn靶材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种CdIn靶材及其制备方法，涉及靶材制备技术领域。本发明专利技术提供的CdIn靶材包括如下重量份数的组分：Cd 90

【技术实现步骤摘要】
一种CdIn靶材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及靶材制备
，特别涉及一种CdIn靶材及其制备方法。

技术介绍

[0002]氧化镉薄膜在碲化镉基太阳能光伏组件中充当窗口层材料，但是氧化镉薄膜的禁带宽度较窄，该缺陷限制其广泛的应用。目前使用氧化镉薄膜做窗口层一般会通过掺杂来控制，在氧化镉中掺杂4wt％的铟，可以显著改善氧化镉薄膜的透光率，继而提高太阳能的利用率。
[0003]氧化镉掺铟靶材已在工业中得到了较好的利用，目前较为熟知的方法是粉末冶金法，其将氧化镉粉末与铟粉末按一定比例球磨，再通过热压烧结，制备氧化镉掺铟靶材。由于氧化镉掺铟靶材是作为溅射用于太阳能光伏组件薄膜的靶材，需要进行大面积镀膜方式的溅射，因此要求靶材长度及尺寸较大。然而，粉末冶金法制备靶材受制于烧结设备的限制，只能生产短节靶材，再通过后续的绑定措施，将一节节短靶材链接，最终做成长靶材发货。粉末冶金法制备靶材不仅流程长，而且成本高，靶材一些物理性能也会降低；并且，粉末冶金法会显著降低合金的塑性韧性，增加其脆性，制备的靶材致密度远不及熔炼铸造法制备的靶材。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的主要目的是提供一种CdIn靶材及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提出了一种CdIn靶材，包括如下重量份数的组分：Cd 90
‑
99.9份和In 0.1
‑
10份，所述CdIn靶材的致密度大于99％。
[0006]本专利技术所提供的CdIn合金靶材继承了金属Cd及金属In良好的金属性能，使得靶材在加工、运输乃至溅射过程，都不至于开裂；且CdIn靶材的致密度大于99％，使得靶材具备较高的溅射速率，并且高的致密度意味着低的气孔率，可避免靶材在后续溅射处理过程中出现打火的现象。
[0007]作为本专利技术所述CdIn靶材的优选实施方式，所述CdIn靶材包括如下重量份数的组分：Cd 96份和In 4份。
[0008]第二方面，本专利技术还提出一种CdIn靶材的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将Cd(镉)锭与In(铟)锭按比例混合，在380
‑
430℃下熔融得到熔融合金物料；
[0010](2)将所述熔融合金物料搅拌至均匀状态后，浇注至经预热处理后的模具腔体中；
[0011]由于CdIn合金具有较高的热膨胀系数，过高的熔融、浇注温度会使得铸件由于收缩产生明显缩陷、缩孔问题；并且，过高的熔融、浇注温度还会使得合金原子处于热力学高能状态，结晶后易导致晶粒组织异常长大，影响晶粒的均匀性，而不均匀的靶材组织会严重影响溅射效果。过低的熔融、浇注温度会导致金属充填腔体的能力减弱，铸件出现夹杂缩孔问题。本专利技术技术方案中，熔融温度和浇注温度相同，综合考虑后，在380
‑
430℃下熔融、浇
注可以避免出现上述现象。
[0012](3)浇注结束后保温；
[0013](4)对所述模具腔体进行冷却至熔融合金物料完全凝固，脱模得到所述CdIn靶材。
[0014]本专利技术通过熔炼铸造法一体化成型CdIn合金靶材，铸造CdIn合金靶材继承了金属Cd及金属In良好的金属性能，具体包括良好的塑性和韧性，使得靶材在加工、运输乃至溅射过程，都不至于开裂；且CdIn靶材的致密度大于99％，使得靶材具备较高的溅射速率，并且高的致密度意味着低的气孔率，可避免靶材在后续溅射处理过程中出现打火的现象。
[0015]本专利技术所制备靶材长度、外径、内径完全可控，避免了靶材绑定这一繁琐昂贵的流程，简单高效，成本低廉。
[0016]作为本专利技术所述CdIn靶材的制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中的搅拌方式为顺时针、逆时针循环搅拌，循环次数为2
‑
3次，每次搅拌时间为10
‑
20min。
[0017]CdIn在金属熔体中不易形成稳定的CdIn化合物相，Cd和In在彼此体系中的溶解度较低，且Cd和In熔点及密度差异较大，此外，还因凝固分配系数的问题，容易导致合金产生较大的比重偏析至枝晶偏析等偏析现象。因此，若不进行充分的搅拌，难以将CdIn组分均匀的分散。
[0018]专利技术人经过大量实验发现，采用顺时针、逆时针循环搅拌，循环次数为2
‑
3次，每次搅拌时间为10
‑
20min的搅拌方式可以有效降低合金的偏析现象。
[0019]作为本专利技术所述CdIn靶材的制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中的模具腔体的制备方法包括如下步骤：将待浇注的空白靶材作为模具组件的内衬背管，在所述空白靶材(内衬背管)的表面涂布In，将所述内衬背管与安装在所述内衬背管上下端的背管延长件(包括上延长件和下延长件)链接，并将所述背管延长件与背管外模通过底座链接，得到所述模具腔体。
[0020]本专利技术技术方案中，空白靶材、背管延长件、背管外模等均可根据实际情况进行调整，因而模具组件的尺寸可灵活变化，对应制备靶材长度、外径、内径完全可控，避免了靶材绑定这一繁琐昂贵的流程，简单高效，成本低廉。
[0021]作为本专利技术所述CdIn靶材的制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中的模具腔体的预热温度为160
‑
190℃。
[0022]本专利技术技术方案中，模具腔体中各组件需要提前预热至特定的温度。当预热温度过高，会造成内衬背管(背管)表面涂布的In发生氧化，降低背管表面金属化的性能，从而降低靶材与背管的结合力，可能造成在后续溅射过程中靶材与背管的脱落现象。而当预热温度过低时，又会导致浇注过程中出现浇注不足的现象，金属熔体在浇注过程提前凝固，靶材出现空鼓。
[0023]专利技术人经过大量实验发现，模具腔体的预热温度为160
‑
190℃时，可以避免出现上述不良现象。
[0024]作为本专利技术所述CdIn靶材的制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中的保温温度为300
‑
450℃，保温时间为10
‑
30min。
[0025]本专利技术技术方案中，浇注完成后，需要对模具腔体组件进行保温处理，保温温度为300
‑
450℃，最佳保温温度为400℃；保温时间为10
‑
30min。由于模具腔体以及金属熔体，乃至原材料都有一定的吸气性，并且在浇注过程，金属熔体也会卷入一定量的气体，从而导致
靶材含气量高，靶材凝固后出现较多气孔。
[0026]若保温温度过低，金属熔体粘度大，流动性不佳，内部气体难以通过浮力外排而残留在靶材内部；若保温温度过高，靶材冷却过程中收缩较为严重，容易产生缩孔问题，并且温度提高后，对模具组装、材质要求更高，一定程度上提升了制备成本。
[0027]作为本专利技术所述CdIn靶材的制备方法的优选实施方式，所述步骤(4)中的冷却速率为20
‑
50℃/min。
[0028]发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CdIn靶材，其特征在于，包括如下重量份数的组分：Cd 90
‑
99.9份和In 0.1
‑
10份，所述CdIn靶材的致密度大于99％。2.如权利要求1所述的CdIn靶材，其特征在于，包括如下重量份数的组分：Cd 96份和In 4份。3.如权利要求1或2所述的CdIn靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Cd锭与In锭按比例混合，在380
‑
430℃下熔融得到熔融合金物料；(2)将所述熔融合金物料搅拌至均匀状态后，浇注至经预热处理后的模具腔体中；(3)浇注结束后保温；(4)对所述模具腔体进行冷却至熔融合金物料完全凝固，脱模得到所述CdIn靶材。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的搅拌方式为顺时针、逆时针循环搅拌，循环次数为2
‑
3次，每次搅拌时间为10
‑
20min。5.如权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余飞，江佩庭，黄宇彬，童培云，朱刘，
申请(专利权)人：先导薄膜材料广东有限公司，
类型：发明
国别省市：