【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体材料，具体涉及一种cd旋转靶材的制备方法。
技术介绍
1、近年来在太阳能电池领域市场主导地位还是晶硅电池，但是碲化镉基薄膜电池在薄膜类电池主导地位也同样明显。
2、碲化镉薄膜电池已从实验室阶段逐渐工业化和商业化量产，2019年达到5.7gw。碲化镉基薄膜太阳能组件中包括碲化镉吸收层、硫化镉缓冲层、锡酸镉氧化镉铟或氧化铟锡窗口层。然而氧化铟锡成本较高，在当前光伏产业面临的降成本大环境下，不具备优势。
3、镉靶与铟靶或者锡靶在氩气和氧气的氛围下磁控溅射制备氧化镉铟、锡酸镉薄膜，充当碲化镉基薄膜太阳能电池窗口层，现有的镉靶存在部分缺陷和微观组织不够均匀。
4、鉴于此，提出本申请。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种cd旋转靶材的制备方法，所述的cd旋转靶材内部微观组织均匀，无缺陷无孔洞，且所述的cd旋转靶材致密度高。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种cd旋转靶材的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将内衬管安装于模具内部，将内衬管外表面金属化，所述背板和模具密封模具组件；
5、(2)将模具内壁与内衬管外壁进行预热；
6、(3)将cd锭熔化，搅拌均匀；
7、(4)将熔融的cd浇铸至模具组件的腔体中，保温；
8、(5)将模具组件从上而下进行分段，每段长度为100～200mm，从下而上进行分
9、本专利技术创造性的先将模具内壁与内衬管外壁进行预热，将cd锭熔化，将熔融的cd浇铸至模具组件的腔体中，保温，而后进行分段冷却，得到了内部微观组织均匀，内部无缺陷无孔洞的cd旋转靶材，所述的cd旋转靶材致密度高，可以与铟靶或者锡靶在氩气和氧气的氛围下磁控溅射制备氧化镉铟、锡酸镉薄膜，充当碲化镉基薄膜太阳能电池窗口层，具有广泛的应用前景。
10、作为本专利技术的优选实施方案，所述模具的材质为铸铁。
11、作为本专利技术的优选实施方案，所述内衬管的材质为不锈钢。
12、作为本专利技术的优选实施方案，所述cd锭的纯度≥4n。
13、作为本专利技术的优选实施方案，所述预热温度为322～380℃，通过控制预热温度为320～380℃，可以有效的避免浇注过程熔体的热损失，避免出现冷隔，浇不足现象，若预热温度过低，易出现冷隔，浇不足现象，导致缩孔，若预热温度过高，易导致出现氧化情况和靶材收缩现象。
14、作为本专利技术的优选实施方案，所述cd锭熔化的温度为322～380℃。
15、作为本专利技术的优选实施方案，所述浇铸的温度为322～380℃，通过控制浇铸温度，能够提高熔体流动性，避免cd氧化和收缩问题，若浇铸温度过低，熔体粘度大，气体难以排出，造成气孔残留，并且熔体流动性不佳，补缩困难，使得靶材残留缩孔。较高的浇注温度，不仅耗费功率高，还造成靶材氧化问题及收缩情况。
16、作为本专利技术的优选实施方案，所述保温温度为322～380℃，保温时间为4～6min。低于该温度保温，熔体粘度依然较高，或者保温时长过短，气体难以排出，所得靶材存在气孔，若高于该温度保温，会造成氧化及收缩情况。
17、作为本专利技术的优选实施方案，所述保温温度为350℃，保温时间为5min。
18、作为本专利技术的优选实施方案，从下而上进行分段冷却时，每段的冷却温度速率为2-6℃/min，每段的冷却时间为5～10min。
19、本专利技术的专利技术人研究发现，镉的热膨胀系数达到41μm·m-1·k-1，而不锈钢衬管热膨胀系数仅14μm·m-1·k-1，镉靶极易在冷却过程发生开裂。在该冷却速率下，cd枝晶骨架形成过程有足够的强度抵抗铸造应力，从而避免开裂。而过快的冷却速率将造成靶材开裂，本专利技术创造性的采用了这种分段冷却的方法，保证镉形成自下而上的梯度凝固，将杂质、氧化夹杂、气泡从下往上排出，进而得到内部微观组织均匀、内部无缺陷无孔洞、致密度高的cd旋转靶材，
20、作为本专利技术的优选实施方案，从下而上进行分段冷却时，每段的冷却温度速率为5℃/min，每段的冷却时间为6min。
21、本专利技术技术方案中，模具和、内衬管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。
22、需要说明的是，所述的将内衬管外表面金属化具体为：将所述内衬管端部用高温胶带密封，将内衬管加热至322～380℃，将cd加热成液体后，涂覆于内衬管外表面，以使内衬管外表面形成0.1～0.2mm的cd层。
23、本专利技术的有益效果在于：本专利技术将模具内壁与内衬管外壁进行预热，将cd锭熔化，将熔融的cd浇铸至模具组件的腔体中，保温，而后进行分段冷却，得到了内部微观组织均匀，内部无缺陷无孔洞的cd旋转靶材，所述的cd旋转靶材致密度高，可以与铟靶或者锡靶在氩气和氧气的氛围下磁控溅射制备氧化镉铟、锡酸镉薄膜，充当碲化镉基薄膜太阳能电池窗口层，具有广泛的应用前景。
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1.一种Cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的Cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述模具的材质为铸铁。
3.根据权利要求1所述的Cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述内衬管的材质为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的Cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述Cd锭的纯度≥4N。
5.根据权利要求1所述的Cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述预热温度为322～380℃。
6.根据权利要求1所述的Cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述浇铸的温度为322～380℃。
7.根据权利要求1所述的Cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述Cd锭熔化的温度为322～380℃。
8.根据权利要求1所述的Cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述保温温度为322～380℃，保温时间为4～6min。
9.根据权利要求1所述的Cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，从下而上进行分段冷却时，每段的冷却温度速率为2-6℃/min，每段的冷却时间为5～10min。
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...【技术特征摘要】
1.一种cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述模具的材质为铸铁。
3.根据权利要求1所述的cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述内衬管的材质为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述cd锭的纯度≥4n。
5.根据权利要求1所述的cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述预热温度为322～380℃。
6.根据权利要求1所述的cd旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述浇铸的温度为322～380℃。
【专利技术属性】
技术研发人员：余飞，黄宇彬，文崇斌，童培云，
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：
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