一种大尺寸银合金镶嵌靶材及其制备方法和应用与流程

本发明涉及溅射靶材，尤其涉及一种大尺寸银合金镶嵌靶材及其制备方法和应用。

背景技术：

1、纯银溅射靶形成的薄膜，具有反射率高、消光系数低、热传导率高、电阻率低、表面平滑作用好等优良性能，适用于反射电极膜、液晶显示器、光记录介质、有机发光二极管及电致变色等领域。

2、但是纯银存在易氧化、耐硫化性差和耐氯腐蚀性能差等缺点，氯腐蚀和硫化腐蚀会使银薄膜反射率及导电率降低，并且使薄膜与基材的附着力变差，严重影响其使用性能。因此，需要对银合金的成分进行设计，有必要提供一种新的多元掺杂的银合金靶材，以提高银薄膜的抗硫化性以及耐蚀性。

3、相关技术中，也有将银添加一些合金元素增强性能，已有部分专利被公开和授权。其中申请号201210482650.5的专利中将稀土元素和铁、钴、镍、钨、锡、钯、金、铑、铱、钌(一种或一种以上)加入银，制备得到的银合金反射薄膜具有高导电率和耐电化学腐蚀性；申请号202211155517.9的专利中公开了一种多元掺杂的银合金靶材，将铜、四氧化三锰、锡加入银，发明的银合金靶材抗氧化性、耐蚀性良好，反射率高；申请号202211006675.8的专利中将铟、碱土金属元素、钒加入银，碱土金属元素和钒元素的加入可以提升耐氯腐蚀性能和抗硫化性能；申请号201811240415.0的专利提供了一种由agxinymzqn构成的银合金靶材，其中m为锡、金、铂、钯、铌、铑、钌中的至少一种元素，q为稀土元素中的至少一种元素，由该靶材得到的银合金薄膜具有优良的耐热性、附着力、导电性、耐腐蚀性及抗硫化性；授权公告号cn100443609c的专利中将pd、cu、ge加入ag，所制备的反射电极膜经过加热工序后反射率降低极少，而且因硫化导致的黄色化难以产生；授权公告号cn105316630b的专利中将铟、钯、铜加入银制备得到银合金靶材，该银合金靶材可经由溅镀制得兼具良好耐热性、抗硫化性、附着力、高反射率及高精密度的银合金薄膜。公开号cn1665678a的专利中提供一种银基合金薄膜，与银形成合金的元素包括铜、钯、铂、金、锌、硅、镉、锡、锂、镍、铟、铬、锑、镓、硼、钼、锗、锆、铍、铝、镁、锰、钴和钛。这些合金具有中至高的反射率和导电率，以及在环境条件下的适当的耐腐蚀性。以上专利虽然均提高了薄膜耐蚀性和抗硫化性能，但是一些合金元素与银熔点差异大，无法熔炼制备含有高熔点合金元素的大尺寸银合金靶材。申请号201110022071.8的专利中提供了一种金银镶嵌靶材，采用压入方法将金镶嵌到银靶中，但是，将金属或合金机械性地嵌入到靶材中，由于接触面的不匹配或粗糙度，存在大量的缝隙。在镀膜时，这些缝隙会显著影响嵌入的合金的导电、导热等性能，且缝隙会导致异常放电，显著制约机械性镶嵌靶在实际生产中的应用。

4、因此，如何提高银合金与靶材结合紧密性并减少缝隙，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种大尺寸银合金镶嵌靶材及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法制备的大尺寸银合金镶嵌靶材结合更加紧密，几乎没有缝隙。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种大尺寸银合金镶嵌靶材的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)用大尺寸银靶材进行溅射实验，获得大尺寸银靶材溅射区的尺寸，然后根据大尺寸银合金镶嵌靶材的成分，确定在大尺寸银靶材溅射区上圆柱形槽的面积；

5、(2)根据所述步骤(1)得到的大尺寸银靶材溅射区的尺寸和圆柱形槽的面积，确定大尺寸银靶材上圆柱形槽的深度、直径和数量；

6、(3)根据所述步骤(2)得到的圆柱形槽的深度、直径和数量，在大尺寸银靶材溅射区上依次进行挖槽和打磨，得到圆柱形槽；

7、(4)将银合金熔炼成银合金钉，然后放入到所述步骤(3)得到的圆柱形槽中，最后采用旋转摩擦技术使合金钉与大尺寸银靶材熔化焊接在一起，得到大尺寸银合金镶嵌靶材。

8、优选地，所述步骤(1)中大尺寸银靶材为纯度＞99.9％的大尺寸银靶材。

9、优选地，所述步骤(1)中银合金中的合金元素包括pd、ru、pt、nd、rh、ce、cr、sc、al、cu、zn和sn中的一种或多种。

10、优选地，所述步骤(2)中确定大尺寸银靶材上圆柱形槽的深度、直径和数量的方式为：圆柱形槽的深度小于大尺寸银靶材的厚度，圆柱形槽的直径为4～15cm，圆柱形槽的数量为12～50个。

11、优选地，所述步骤(3)中挖槽的方式为：在大尺寸银靶材挖取圆柱形槽，且圆柱形槽不穿透大尺寸银靶材，同时圆柱形槽在大尺寸银靶材表面均匀分布。

12、优选地，所述步骤(3)中打磨的方式为依次用120#、240#、600#和1000#的砂纸进行打磨。

13、优选地，所述步骤(4)中熔炼的方式为悬浮熔炼方式。

14、优选地，所述步骤(4)中旋转摩擦技术的正向压力为200～400n，旋转摩擦技术的转速为1000～1500r/min。

15、本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的大尺寸银合金镶嵌靶材。

16、本发明提供了上述技术方案所述大尺寸银合金镶嵌靶材在反射电极膜、液晶显示器、光记录介质和有机发光二极管中的应用。

17、本发明提供了一种大尺寸银合金镶嵌靶材的制备方法，包括以下步骤：

18、(1)用大尺寸银靶材进行溅射实验，获得大尺寸银靶材溅射区的尺寸，然后根据大尺寸银合金镶嵌靶材的成分，确定在大尺寸银靶材溅射区上圆柱形槽的面积；(2)根据所述步骤(1)得到的大尺寸银靶材溅射区的尺寸和圆柱形槽的面积，确定大尺寸银靶材上圆柱形槽的深度、直径和数量；(3)根据所述步骤(2)得到的圆柱形槽的深度、直径和数量，在大尺寸银靶材溅射区上依次进行挖槽和打磨，得到圆柱形槽；(4)将银合金熔炼成银合金钉，然后放入到所述步骤(3)得到的圆柱形槽中，最后采用旋转摩擦技术使合金钉与大尺寸银靶材熔化焊接在一起，得到大尺寸银合金镶嵌靶材。本发明根据银合金的成分，确定在大尺寸银靶材溅射区上圆柱形槽的面积，可以合理的调控圆柱形槽在大尺寸银靶材上的分布；将银合金熔炼成银合金钉，可以与圆柱形槽很好的契合，减小孔隙；采用纯银靶加合金钉镶嵌的设计可以将合金钉与银靶冶金结合，结合面无缝隙空洞，导热导电性好，镶嵌处理得到的靶材结合紧密，溅射效率高、性能稳定、品质优良；利用旋转摩擦发热的原理将钉子放入靶槽中，使其熔化焊接在一起，解决了因靶钉与靶之间存在缝隙而引起的异常放电问题，操作简单，手持式钻头即可实现；且本发明的制备方法可以采用不同元素的合金钉在靶面上优化分布，实现多元合金靶。实施例的结果显示，未采用旋转摩擦工艺焊合得到的大尺寸银合金镶嵌靶材的靶材溅射区出现电弧放电烧蚀，银合金钉与靶材接缝处出现不均匀出现的坑洼和放电黑色斑块，电弧放电会形成镀膜成分的喷溅，降低薄膜良率，而采用本发明提供的旋转摩擦工艺焊合得到的大尺寸银合金镶嵌靶材的靶材溅射位置刻蚀均匀，溅射性能良好。