铝锆合金靶材是一种由铝和锆为主要成分,通过合金化处理制得的靶材,主要用于物理气相沉积(PVD)等薄膜制备工艺中,作为溅射或蒸发源。
铝锆关键特性与优势
优异的抗氧化和耐腐蚀性:锆具有极强的化学惰性和钝化能力,形成的氧化锆保护膜能极大提升薄膜和基底的抗氧化和耐腐蚀性能。铝也具有良好的耐蚀性。
高的热稳定性:锆的熔点很高(约1852°C),与铝形成共晶或金属间化合物后,能显著提高薄膜的熔点和再结晶温度,使其在高温环境下保持结构稳定和性能不退化。
良好的硬度和耐磨性:锆及铝锆金属间化合物本身具有较高的硬度,形成的薄膜也具有较好的耐磨性能。
适中的导电性:纯铝导电性极佳,添加锆后会降低导电性,但铝锆合金薄膜(特别是锆含量较低时)的导电性仍然显著优于纯陶瓷薄膜,这对某些电子应用(如电极)很重要。
良好的机械性能和薄膜附着力:合金薄膜通常比纯金属或纯陶瓷具有更优的内应力控制和膜基结合力。
调整性强: 通过改变铝锆的比例,可以精确调控薄膜的物理化学性能(如导电率、颜色、硬度、抗氧化温度等)以满足不同应用场景。
铝锆合金靶材制备工艺
真空熔炼浇铸:将高纯度的铝和锆原料按一定比例放入真空熔炼炉中,在高温下熔炼使其充分合金化,然后浇铸成型。但该方法在浇铸过程中容易产生缩孔、疏松和宏观偏析等问题。
粉末冶金:先将铝粉和锆粉按比例混合均匀,然后通过压制、烧结等工艺制成靶材。这种方法可以制备出成分均匀、密度较高的靶材,但生产过程较为复杂,成本相对较高。
热等静压:将经过初步加工的靶坯放入热等静压设备中,在高温高压下使其致密化,可有效提高靶材的密度和性能,改善组织均匀性,能够满足大尺寸靶材的生产需求。
铝锆合金靶材主要应用领域
半导体工业:用于制备集成电路中的导电层或阻挡层。
光学涂层:制造高反射膜、抗腐蚀膜(如望远镜镜面、手机屏幕)。
耐磨涂层:工具、模具表面镀膜以延长寿命。
新能源:太阳能电池的电极或反射层。
航空航天:发动机部件的高温防护涂层。