【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及溅射靶材，尤其是涉及一种ico靶材及其制备方法与应用。
技术介绍
1、氧化铟铈(ico)透明导电氧化物(tco)薄膜有着优异导电性和透光性的双重优势，同时又具有较高的电子迁移率，被视为未来异质结和钙钛矿太阳能电池以及柔性透明电子器件等领域的重要薄膜材料。
2、以ico为基体的tco薄膜作为未来光伏电池的重要材料，是未来主导市场发展的重要待突破领域。因为，一方面，相对于sn4+离子，ce4+离子有效半径(0.101nm)与in3+离子更接近(0.094nm)，且二者配位数均为6，在同等浓度掺杂下ce4+离子掺杂导致微应变的更少。另一方面，ce掺杂后还可降低薄膜晶内氧空位的密度及其对载流子输运的晶界散射，较低浓度的载流子也可减少近红外自由载流子的吸收。因此以ico为基体开发出一种高迁移、高透过的tco薄膜不仅能够满足未来市场需求，也对tco薄膜的研发具有重要的指导意义。
3、然而现有ico靶材在常压烧结条件下无法达到高致密度。一方面由于ce4+离子有效半径大于in3+离子导致ce在in2o3中固溶度较低，烧结时ce4+离子难以进入in2o3晶格中。另一方面是由于烧结过程中in2o3与ceo2的传输主要依靠扩散来进行，烧结驱动力主要依靠粉体表面张力进行，驱动力较弱，而温度过高则会导致in2o3与ceo2的挥发严重影响致密程度。
4、基于此，亟需开发一种高致密度的ico靶材，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的第一个技术
2、提供一种ico靶材。
3、本专利技术所要解决的第二个技术问题是：
4、提供一种所述ico靶材的制备方法。
5、本专利技术所要解决的第三个技术问题是：
6、所述ico靶材的应用。
7、本专利技术还提出一种tco薄膜，包括所述的一种ico靶材。
8、为了解决所述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
9、一种ico靶材，按摩尔百分比计，包括以下组分：
10、ce：0.5％～2.5％；
11、al：0.05％～0.2％；
12、si：0.05％～0.25％；
13、in：97～99.5％。
14、根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
15、本专利技术在原有ce掺杂的ico靶材基础上引入al、si元素，通过调控ico靶材中各元素的用量，从而实现了ico靶材的高密度性能。
16、其中，制备过程中，铈会与氧形成氧化物，有助于稳定材料的晶格结构，并减少晶格缺陷，从而提高了材料的密度。此外，铈的存在也可以增加材料的导电性。
17、铝在ico靶材中的含量相对较低，但它可以起到强化材料的作用。铝的加入可以形成固溶体或析出相，这有助于提高材料的硬度和强度，进而提高密度。
18、硅一方面具有较低的电阻率，另一方面在ico靶材中的加入可以形成硅的固溶体或者硅化合物，这有助于降低材料的电阻率。
19、铟是ico靶材中的余量元素，其含量会受到其他元素含量的影响。铟的加入可以调节材料的晶体结构和微观组织，有助于优化材料的性能。特定的铟含量会导致特定的晶体相或者析出相的形成，进而影响材料的密度和电阻率。
20、进一步的，在上述用量范围内，铈、铝、硅、铟之间共同作用还会形成特定的晶体结构：
21、其中，ce、si和al的共同作用会形成ce～si～al相。在这种相中，ce与si和al形成固溶体或者间金属化合物，其具有良好的导电性和稳定性。ce～si～al相的形成可以优化材料的晶体结构，减少晶格缺陷，从而提高了材料的密度。同时，ce～si～al相的导电性较好，可以降低材料的电阻率。
22、其中，ce和in的共同作用会形成cein3相。cein3是一种金属间化合物，具有良好的导电性。
23、其中，ce和si的共同作用会形成ce3si5相。ce3si5是一种金属硅化合物，具有良好的导电性和稳定性。ce3si5相的形成可以提高材料的密度，因为ce和si之间的相互作用有助于减少晶格缺陷。此外，ce3si5相的导电性较好，同时还可以降低材料的电阻率。
24、根据本专利技术的一种实施方式，所述ico靶材，按摩尔百分比计，包括以下组分：
25、ce：1.85％～2.5％；
26、al：0.1％～0.2％；
27、si：0.05％～0.25％；
28、in：97～98％。
29、为了解决所述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
30、一种制备所述ico靶材的方法，包括以下步骤：
31、s1将含有ce、al、si和in的化合物混合于溶剂中，经球磨，得到混合浆料；
32、s2将混合浆料置于密闭容器，经真空除泡，得到处理浆料；
33、s3使处理浆料流入模具，调节气压为0.2mpa～0.5mpa，经保压静置后进行干燥处理，得成型素坯；
34、s4将成型素坯烧结，得到所述ico靶材。
35、根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
36、本专利技术通过掺杂物掺杂，结合改良的注浆成型技术，以及对注浆成型工艺的具体调控，实现了制备得到的ico靶材，不仅能够保持极低的电阻率，还能够大幅度提高烧结致密度，解决了常压条件下无法实现致密烧结的难题。
37、步骤s3中，合适的成型压力，一方面有利于浆料在模具中更充分的填充；另一方面，有利于水分及其他有机物质的排出，从而使得本专利技术所得的素坯孔隙率更小、致密度更高。如果该成型压力太小，坯体达不到最大致密化，影响烧结致密化过程；如果该成型压力过大，会出现类似于层裂的缺陷。
38、本专利技术所制备的ico靶材相对密度最高可达99.93％，电阻率最低可达到0.428mω.cm，在保证低电阻率前提下极大提升了烧结致密度。
39、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s1中，所述球磨，为二步球磨，在混合所述组分于溶剂后，先进行第一步球磨，球磨时间为21～40h，随后加入分散剂后继续进行第二步球磨。
40、根据本专利技术的一种实施方式，第二步球磨时间为2～3h。
41、根据本专利技术的一种实施方式，分散剂包括聚丙烯酸。
42、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s2中，真空除泡的时间为5～6min。
43、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s2中，真空除泡过程中，密闭容器中压力为-0.1mpa～-0.2mpa。
44、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s3，还包括以下步骤：采用0.2mpa～0.7mpa气压使处理浆料流入模具。
45、根据本专利技术的一种实施方式，步骤s3中，所述保压静置的时间为5～10h。合理的保压静置的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种ICO靶材，其特征在于：按摩尔百分比计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的一种ICO靶材，其特征在于：所述ICO靶材，按摩尔百分比计，包括以下组分：
3.一种制备如权利要求1至2任一项所述的一种ICO靶材的方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，特征在于：步骤S2中，真空除泡过程中，密闭容器中压力-0.1MPa～-0.2MPa。
5.根据权利要求3所述的方法，特征在于：步骤S3，还包括以下步骤：采用0.2MPa～0.7MPa气压使处理浆料流入模具。
6.根据权利要求3所述的方法，特征在于：步骤S3中，所述保压静置的时间为5～10h。
7.根据权利要求3所述的方法，特征在于：步骤S4中，所述烧结的为三步烧结，第一步烧结的温度为1600℃～1700℃，第二步烧结的温度为1450℃～1550℃，第三部烧结的温度为1100℃～1250℃。
8.根据权利要求7所述的方法，特征在于：第二步烧结和第三步烧结时，还包括以下步骤：通入氧气，通入速度为20～35L/min，压强为
9.根据权利要求7所述的方法，特征在于：第二步烧结和第三步烧结过程中，还包括保温的步骤，第二步烧结和第三步烧结的保温的时间比为5～8：3～5。
10.一种TCO薄膜，特征在于：包括如权利要求1至2任一项所述的一种ICO靶材。
...【技术特征摘要】
1.一种ico靶材，其特征在于：按摩尔百分比计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的一种ico靶材，其特征在于：所述ico靶材，按摩尔百分比计，包括以下组分：
3.一种制备如权利要求1至2任一项所述的一种ico靶材的方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，特征在于：步骤s2中，真空除泡过程中，密闭容器中压力-0.1mpa～-0.2mpa。
5.根据权利要求3所述的方法，特征在于：步骤s3，还包括以下步骤：采用0.2mpa～0.7mpa气压使处理浆料流入模具。
6.根据权利要求3所述的方法，特征在于：步骤s3中，所述保压静置的时间为5～10h。...
【专利技术属性】
技术研发人员：高洋，李强，葛春桥，
申请(专利权)人：中山智隆新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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