一种碲硒锌平面靶材及其制备方法与流程

本发明涉及靶材加工领域，具体涉及一种碲硒锌平面靶材及其制备方法。

背景技术：

1、碲化锌是一种高吸收系数的p型半导体材料，在薄膜太阳能溅射镀膜领域具有较广的应用前景。然而碲化锌的常温带隙为2.26ev，无法进一步实现领域预期的2.15～2.82ev范围，并且该材料对于光的透射率也有待提升。

2、现有技术中，可以采用掺杂的方式对碲化锌进行改性，从而调控其常温带隙，但是这样的掺杂可能会影响材料本身的物性性质和均匀性，甚至基于工艺差异使得材料的相对密度可能变低，无法达到使用要求。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种碲硒锌平面靶材的制备方法，该方法以硒化锌粉体对碲化锌粉体进行掺杂制备碲锌硒靶材，使得靶材可以实现常温带隙调控至2.15～2.82ev范围，并且相比于碲化锌提升材料对光的透射率；另一方面，为了保障靶材的均匀性、密实性和力学强度，本发明所述制备方法采用双段升温加压的方法对粉体加热制备，使得制备的碲锌硒平面靶材相对密度达到96％以上，并且抗弯强度高，均匀性好。

2、为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种碲硒锌平面靶材的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将破碎过筛后的硒化锌粉体和碲化锌粉体在保护气氛下混合均匀，得混合粉体；

5、(2)将混合粉体装入模具中在加热装置中常压加热至450～550℃一段保温30～60min，随后常压加热至880～950℃二段保温20～30min，最后保持温度并加压至35～40mpa保持50～80min，冷却，即得所述碲硒锌平面靶材。

6、硒化锌常温下的带隙为2.7ev，因此理论上硒化锌的掺杂可以使得碲化锌的常温带隙发生改变，并且随着硒浓度的增加，掺杂材料的p型电导率也有所增加，然而现有掺杂技术种类繁多，不同的掺杂制备靶材的方法并未考究靶材的纯度、均匀度、密度以及力学强度等性质，这些基础性质若达不到要求，制备的碲硒锌靶材同样无法应用在实际中。为此，本发明技术方案以特定条件的加温加压法制备平面靶材，通过两段式常压加热保温和最后的加压处理以保障碲化锌粉末和硒化锌粉末可以充分掺杂反应并且保持较高的密度，同时在反应过程中各组分的均匀性好，因此制备的产品不仅能够实现理论上的带隙调控，同时产品的抗弯强度高，相对密度高，均匀性好，完全可以应用在薄膜太阳能溅射镀膜领域当中。

7、优选地，所述硒化锌粉体的过筛目数为100～150目，碲化锌粉体的过筛目数为100～150目。

8、优选地，所述硒化锌粉体的纯度为5n，碲化锌粉体的纯度为5n。

9、优选地，所述硒化锌粉体与碲化锌粉体的原子比为(5:5)～(2:8)。

10、不同硒含量的碲硒锌能不同程度地改善电荷的分离效率，并呈现出不同的常温带隙，经验证，本发明所述方法可以制备不同掺杂量的碲硒锌平面靶材，各产品的相对密度、均匀性和抗弯强度均能得到保障。

11、优选地，所述步骤(1)中保护气氛为氩气、氮气中的至少一种，所述硒化锌粉体与碲化锌粉体的混合时间为4～6h。

12、更优选地，所述混合采用翻滚混料机进行。

13、优选地，所述步骤(2)中，加热时的升温速率为5～10℃。

14、经分析，在混合粉体加热过程中，加热时的升温速率对于产品的品质具有一定的影响，当升温速率维持在上述优选范围内时，产品的性能更佳。

15、优选地，所述步骤(2)中，加压时的加压速率为1.8～2.2t/min。

16、经分析，在混合粉体最后阶段的加压过程中，加压时的加压速率对于产品的品质具有一定的影响，当加压速率维持在上述优选范围内时，产品的性能更佳。

17、优选地，所述模具为石墨模具。

18、优选地，所述加热装置为真空热压炉。

19、本发明的另一目的在于提供所述碲硒锌平面靶材的制备方法制备得到的碲硒锌平面靶材。

20、本发明所述碲硒锌平面靶材可以实现较宽的常温带隙调控，并且基础的品质优异，均匀性好，相对密度最高可达98％以上，抗弯强度可以达到近38mpa。

21、本发明的有益效果在于，本发明提供了一种碲硒锌平面靶材的制备方法，该方法以硒化锌粉体对碲化锌粉体进行掺杂制备碲锌硒靶材，使得靶材可以实现常温带隙调控至2.15～2.82ev范围，并且相比于碲化锌提升材料对光的透射率；另一方面，为了保障靶材的均匀性、密实性和力学强度，本发明所述制备方法采用双段升温加压的方法对粉体加热制备，使得制备的碲锌硒平面靶材相对密度达到96％以上，并且抗弯强度高，均匀性好。

技术特征：

1.一种碲硒锌平面靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述碲硒锌平面靶材的制备方法，其特征在于，所述硒化锌粉体的过筛目数为100～150目，碲化锌粉体的过筛目数为100～150目。

3.如权利要求1所述碲硒锌平面靶材的制备方法，其特征在于，所述硒化锌粉体与碲化锌粉体的原子比为(5:5)～(2:8)。

4.如权利要求1所述碲硒锌平面靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中保护气氛为氩气、氮气中的至少一种，所述硒化锌粉体与碲化锌粉体的混合时间为4～6h。

5.如权利要求1所述碲硒锌平面靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，加热时的升温速率为5～10℃。

6.如权利要求1所述碲硒锌平面靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，加压时的加压速率为1.8～2.2t/min。

7.如权利要求1～6任一项所述碲硒锌平面靶材的制备方法制备得到的碲硒锌平面靶材。

技术总结
本发明公开了一种碲硒锌平面靶材及其制备方法，属于靶材加工技术领域。该方法以硒化锌粉体对碲化锌粉体进行掺杂制备碲锌硒靶材，使得靶材可以实现常温带隙调控至2.15～2.82eV范围，并且相比于碲化锌提升材料对光的透射率；另一方面，为了保障靶材的均匀性、密实性和力学强度，本发明所述制备方法采用双段升温加压的方法对粉体加热制备，使得制备的碲锌硒平面靶材相对密度达到96％以上，并且抗弯强度高，均匀性好。

技术研发人员：李云洪,文崇斌
受保护的技术使用者：先导薄膜材料（广东）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17