烧结温度对Nb2O5掺杂TiO2靶材性能的影响

１ 实验 过 程
以市 售 Ｎｂ 。 Ｏ 和 Ｔ ｉ Ｏ。 粉为原料 ， 按 照 Ｎｂ Ｏ ：
Ｔ ｉ Ｏ 质 量 分 数 分 别 为 ０ ， ２ ． ５ ， ５ ， ７ ． ５ ， １ ０ ％ 和
１ ３ ％进 行 配料 。准 确 称 量 后 ， 将 配好 的原 料 放 入 球 磨
度为 ９ ４ ． ３ ０ 。表 明此 时所 制备 的 Ｎ ＴＯ 陶瓷靶 材更 加适 合 于 实际 工业应 用 。
关键 词 ： 关键 词 ： 靶材 ； 掺杂； 烧 结温 度 ； 透 明导 电薄膜
中 图 分 类 号 ： ＴＦ １ ２ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ Ｏ １ ７ ． ０ ３ ． ０ ４ ２
０ 引 言
人 类 社会 经济 的 发 展 以及 科 技 的进 步 ， 推 动 着 生 活水平 的 提高 ， 当前 越来 越多 的平 板显 示 器 、 智 能 触 屏 手机 、 太 阳能 电池 、 平板 电脑 、 节能玻 璃 等 投人 市 场 ， 并 呈 现 出越来 越 大的需 求 。而这 些新 兴 产 品 的发展 离 不 开 透 明导 电薄膜 的研 究 ， 从 而 对 透 明导 电氧化 物 薄 膜 （ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ａ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｓ ， ＴＣ Ｏｓ ） 的需 求 也 逐 年 上升， ＴＣ Ｏ 的应 用范 围非 常广 泛 的原 因主要 有 ： 首先 ，
朱佐祥 等 ： 烧 结 温 度 对 Ｎｂ ｚ Ｏ 掺杂 Ｔ ｉ Ｏ 靶 材 性 能 的 影 响
文 章编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ３ ２ ２ ３ — ０ ４
烧 结温 度 对 Ｎｂ ２ Ｏ 掺 杂 Ｔｉ Ｏ ２ 靶 材 性 能 的 影 响
烧 结 温度对 ＮＴＯ 陶瓷靶 材的微 观 结构 、 表 面形貌 、 电学性 能 、 致 密度 和抗 弯强度 的 影响 。通 过 对 ＮＴｏ 靶 材 的各
项 性 能进行 了表征 分 析表征 ， 实验 结果表 明 ， 当烧 结 温度 在 １ １ ５ ０℃ ， 掺 杂 量在 ７ ． ５ （ 质 量分 数 ） 时， 所 制备 的 陶 瓷靶 材 各项 性 能最优 ， 其 各项 性能指 标 均表现 良好 ， 其 电阻率 为 ３ ． ４ ２ ０ ｍＱ ・ ｃ ｍ， 抗 弯 强度 为 １ ２ ９ ． ２ ４ ＭＰ ａ ， 其致 密
昂贵 ， 并 且其 在 氢等 离子 中不 稳定 等现 象 ， 因此 寻求 其 替 代材 料成 为研 究 的一 大热 点 。 目前研 究 比较热 的有 铝 掺 杂 氧 化锌 （ Ａｚ ｏ） 、 氧 化
钛 掺杂 氧化 锌 （ Ｔ Ｚ ０） 、 Ｆ Ｔ Ｏ等 ， 其光学性能、 导 电性 最 接近 Ｉ ＴＯ薄 膜 ， 它 的 的特 点 是 原 材 料 无 毒 无 害 、 价 格 低廉、 在 等 离子 体 中 的稳 定 性 强 ， 容 易进 行 绒 面 工程 ， 能够产 生 一 定 的雾 度 ， 满 足 薄 膜 太 阳 能 电 池 的 要
在平 板显 示器 领 域 的 应 用 ， 由于 平 板 显示 器 具 有 普 通
高 的太 阳能导 电玻 璃领 域ｕ ］ ，而不 能用 于 对 分 辨率 要求 高 的显示 领域 。 氧化 钛 铌 （ ＮＴＯ） 薄 膜 作 为 一 种 新 型 的 ＴＣ Ｏ 薄 膜， 它 具有 高透 光率 、 且 性能 稳定 、 原 材料 丰 富 、 对 环境 无 污染 等 ， 此 外 由 于 Ｎｂ的 替 代 率 可 达 到 ８ ． ０ 以上 ， 为 ＮＴＯ 提供 了大量 的载 流子 ， 增 加 了其 导 电性 ， 电 阻
朱佐祥 ， 彭 伟 ， 尚福 亮 ， 高 玲 ， 杨 海 涛
（ 深圳 大学 深 圳功 能材 料重 点实 验室 ， 深圳 先进 技术 工程 陶瓷实 验室 ， 材料 科 学与 工程 学 院 ，广东 深 圳 ５ １ ８ ０ ６ ０ ）
摘 要 ： 采 用真 空烧 结方 法制备 了 Ｎｂ Ｏ ： Ｔｉ Ｏ （ ＮＴＯ） 的 陶瓷靶 材 ， 研 究 了在 ７ ． ５ （ 质 量分数 ） 掺 杂量 下 不 同
率 可低 至 １ ０ Ｑ・ ｃ ｍ 的数量 级 ， 可见 光 的透 光性 可达
到８ ０ 以上口 ， 其 光 电性 能与 Ｉ ＴＯ 不 相 上下 ， 并 且 因
其 优异 的耐 腐蚀 性 ， 可利 用 Ｉ ＴＯ 薄膜 成熟 的湿 法 光刻 蚀 工艺在 薄 膜上 刻 蚀 出精 细 的 电极 ， 从 而 精 确 的 控 制 液 晶分 子 的排列 呈 现 高清 晰 度 的 图 像 ， 有 望 应 用 于 高 端 的液 晶显 示上 面 。但是 由于 目前 国内 主要 集 中在 薄 膜 的研究 上 ， 对这 方 面靶材 的研 究 报道 很 少 ， 而制 备 高 质量 的 薄膜 ， 与 高质 量 的靶 材 密不 可分 ， 因此研 究 高 性
能 的 ＮＴＯ靶 材具 有重 大 的意义 。
显示 器不 可 比拟 的优点 ， 超薄、 低能耗、 低辐 射 等 等［ １ ］ ， 特别 是平 板 电脑 、 液 晶平板 电视 、 智能 手 机 等 电子 产 品 近些 年 的普及 ， ＴＣ ０越来 越 显 示 出它 的价值 。 目前 平 板显示 器 大部 分采 用 的是 Ｉ ＴＯ 薄膜 作 为 电极 ， 这种 平 板显示器价格 昂贵， 有 待 于 开 发 新 型 的平 板 显 示 器 。 作为 应用 最 为广 泛 的透 明导 电材 料 氧化 铟 锡 （ Ｉ ＴＯ） ， 它具有 优 异 的透光 性好 （ 可达 ９ ０ 以上 ） 、 电阻率 很 低 （ １ ０ 的数 量级 ） 、 良好 的机 械强度 和 化学 稳 定性 、 高 的 红外 反射 率 、 易 刻 蚀 等 特 点＿ ２ ］ 。但 铟资 源稀 缺 ， 价 格