铝钬合金靶材具有良好的电学性能,优异的阻隔性能和高耐热性,可以通过粉末冶金和真空熔炼法制备。主要用于磁控溅射、脉冲激光沉积等物理气相沉积(PVD)工艺,以在各类基板上制备具有特殊功能的薄膜材料。
铝钬合金靶材性能特点
高纯度:杂质元素(如Fe、Si、O)含量极低,满足半导体、光学等领域对薄膜纯度的严苛要求。
均匀微观结构:通过真空熔炼或粉末冶金工艺,确保钬元素分布均匀,避免溅射过程中的成分偏析。
高致密度:理论密度≥99.5%,孔隙率<0.1%,减少溅射时的微粒污染。
定制成分:钬含量通常为0.1-10at.%,可根据需求调整比例以优化薄膜性能。
铝钬合金靶材制备方法
原料准备:选用纯度≥99.99%的铝块和钬(Ho)原料,按设计成分(如Al-5wt%Ho)精确配比,钬以中间合金(Al-Ho)形式加入以减少氧化。
真空熔炼:在真空感应炉(真空度≤10?3 Pa)中,先升温至700℃熔化铝,再升温至1500-1600℃使钬完全溶解,电磁搅拌30分钟确保成分均匀。
浇铸:通过氩气吹扫脱气,去除氧化物和气体杂质;将熔体浇铸至水冷铜模中快速冷却,获得细晶铸锭。
均匀化处理:铸锭在500-600℃氩气保护下退火12-24小时,消除枝晶偏析,提高成分均匀性。
热机械加工:将铸锭加热至400-450℃,多道次轧制至目标厚度(如10mm),总变形量≥80%。退火:每道次轧制后于350℃退火1小时,消除应力,避免开裂。
机加工与绑定:通过CNC加工成所需尺寸(如Φ200mm平面靶),绑定至铜背板,终获得高致密、无气孔的靶材。
铝钬合金靶材主要应用领域
半导体与微电子领域:作为阻挡层(Barrier Layer) 或籽晶层(Seed Layer) 材料。
光学镀膜领域:用于沉积特殊的光学涂层,例如激光晶体镀膜(特别是钬激光器相关)、红外光学元件和高级装饰镀膜。
表面工程与防腐涂层:在精密部件上沉积一层薄而致密的铝钬合金薄膜,可以显著提高其在高湿、高盐或高温环境下的耐腐蚀性能和使用寿命。
铝钬合金主要应用领域
航空航天与国防工业:这是铝钬合金具价值的应用领域,对材料的比强度、耐热性和可靠性要求极高。
交通运输工具轻量化:随着新能源汽车和高速列车对轻量化需求的急剧增长,铝钬合金的应用正在拓展。
高端电子工业与光学领域:钬元素具有特殊的磁学和光学性质,这使得铝钬合金在这些领域有独特应用。
高性能体育器材:用于制造顶级竞赛用自行车车架、山地车零部件、棒球棒、登山杖等。这些器材追求极致的重量与强度比,铝钬合金的性能优势可以转化为比赛中的竞争优势。
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