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关于镍硅合金靶材性能,制备方法及其应用介绍

镍硅合金靶材

镍硅合金靶材通过熔炼工艺制备而成的靶材。它兼具镍的导电、导热性能和硅的半导体特性,因此既被视为“高温合金”,也被用作功能薄膜的溅射源 。


镍硅合金靶材主要特征

优异的耐腐蚀性与抗氧化性:镍锆合金薄膜结合了两者的优点
高强度和良好的热稳定性:镍锆可以形成多种金属间化合物,这些化合物具有高硬度、高强度和良好的抗蠕变性能。
优异的扩散阻挡性能:镍锆合金薄膜,特别是非晶态的镍锆薄膜,由于其致密的非晶结构,没有晶界作为快速扩散通道,能非常有效地阻挡铜、硅等原子的迁移,是优秀的扩散阻挡层材料。
良好的导电性:与一些绝缘的氮化物或氧化物阻挡层相比,镍锆合金具有一定的导电性,这在某些电路设计中是一个优势。


镍硅合金靶材


镍硅合金靶材制备方法

原料准备:使用高纯度的镍和高纯度硅作为初始原料。根据目标合金相(如镍硅90/10 at%, 80/20 at%)进行精确的化学计量计算。
真空熔炼:将配好的镍和硅原料放入坩埚(常用水冷铜坩埚),通过电磁感应产生涡流加热,使原料完全熔化并形成合金液。在真空和高温下,一些气体杂质(如H、O、N)会逸出。同时,电磁感应效应会对熔融金属产生强烈的搅拌作用,这有助于化学成分的均匀化。将均匀的合金液浇注到预热的铜模中,冷却后得到镍硅合金铸锭。
均匀化热处理:将铸锭放入真空或保护气氛(如氩气)的热处理炉中,在低于其固相线温度下进行长时间保温(例如,在1000-1200°C保温数十小时)。
热机械加工(热锻/热轧):将均匀化处理后的铸锭加热到其再结晶温度以上(例如,800-1000°C),然后进行热锻或热轧。
机加工:将热加工后的坯料通过车削、铣削、磨削等精密机加工手段,加工成终靶材要求的标准尺寸和形状。


镍硅合金靶材应用领域

半导体互连/接触层:NiSi 薄膜作为接触金属,可降低接触电阻 ;
薄膜电阻与应变计:低电阻温度系数(TCR)特性,用于混合IC、MEMS 压力传感器 ;
表面电子发射层:在真空微电子、场发射器件中作发射体材料 ;
Low-E 及节能镀膜:与铬、硅复合后,可提高玻璃膜层的抗氧化、耐腐蚀寿命 ;
光伏与显示:用于透明导电膜、电极或阻挡层的组合溅射 。


镍硅合金应用领域

电子电气领域:用于制造高精度电阻器、电位器的电阻元件,依托低电阻温度系数实现稳定阻值输出。
航空航天与高温设备:作为航空发动机的燃烧室衬里、涡轮叶片边缘材料,耐受高温燃气冲刷。
机械制造与腐蚀环境:生产化工设备的阀门、管道、换热器,适配强腐蚀介质工况。



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