一種低電阻率ito靶材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于ITO靶材的制備領(lǐng)域，具體涉及一種低電阻率ITO靶材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]ITOdndium Tin Oxide，又稱氧化銦-氧化錫)具有高電導(dǎo)率和高光學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于制造平板顯示屏、太陽能電池板、各種光學(xué)玻璃等光電領(lǐng)域，其中ITO靶材通過濺射鍍膜形成透明導(dǎo)電電極。ITO靶材市場中，LCD導(dǎo)電玻璃鍍膜市場占據(jù)主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)ITO靶材需求量為200噸/年以上，其中IXD之外的鍍膜市場需求僅為10噸左右，占5%，其它95%的市場需求均來自IXD導(dǎo)電玻璃鍍膜。
[0003]IXD按質(zhì)量檔次又分為TN、STN和TFT三個(gè)級(jí)別，TN-1XD檔次低，主要用于計(jì)算器、電子表等產(chǎn)品；STN-1XD屬仿真彩顯示器件，用于部分中低檔手機(jī)、游戲機(jī)等，也有CSTN用于較高端的應(yīng)用JFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示)顯示器是真彩顯示，檔次最高，廣泛用于中高檔手機(jī)、游戲機(jī)、電腦顯示器、液晶電視等領(lǐng)域，因此，在LCD導(dǎo)電玻璃這個(gè)市場內(nèi)，又可進(jìn)一步細(xì)分為TN、STN、TFT三個(gè)細(xì)分市場。其中TFT-1XD鍍膜市場容量最大，市場前景最為廣闊。
[0004]全球的顯示器產(chǎn)業(yè)主要集中在日本、韓國以及我國臺(tái)灣。尤其是日本掌握著關(guān)鍵材料制造技術(shù)和設(shè)備，一些高端的、不易被制造的液晶面板所需關(guān)鍵電子材料仍主要掌握在其手中，其中日本的JX日礦日石金屬和三井礦業(yè)幾乎占據(jù)了高端TFT-1XD市場用ITO靶材的全部份額。而國內(nèi)只有為數(shù)不多的幾條生產(chǎn)線，但主要都是生產(chǎn)中低檔次的ITO導(dǎo)電玻璃，除滿足國內(nèi)需求外，還大量出口，而與此同時(shí)，也需要大量進(jìn)口高檔次ITO導(dǎo)電玻璃。為了打破國外技術(shù)壟斷的局面，實(shí)現(xiàn)高端TFT-LCD級(jí)ITO靶材的國產(chǎn)化，國內(nèi)研究人員已進(jìn)行的大量的研究，ITO粉體粒徑、純度以及物相等指標(biāo)已達(dá)到國外水平，ITO靶材的大尺寸、高密度以及均勻性基本滿足高端TFT-LCD市場需求，但是在進(jìn)行濺射鍍膜中，導(dǎo)致ITO薄膜方阻較大，為了降低薄膜的方阻，不能不增加鍍膜的厚度。這樣，一方面增加生產(chǎn)成本、減緩了生產(chǎn)效率以及降低了 ITO靶材的使用率，另一方面，后續(xù)薄膜的刻蝕也加大了難度，控制不當(dāng)，就很容易造成整塊薄膜的報(bào)廢。
[0005]如上述，要獲得低方阻的ITO薄膜，首先就要控制ITO靶材自身的電阻率。
[0006]通常，ITO靶材的導(dǎo)電性能由兩方面來決定，一個(gè)是氧化錫的摻雜，另一個(gè)是氧空位。通過摻雜，氧化銦獲得多余的自由電子，提高其導(dǎo)電性；控制ITO靶材的氧空位，適當(dāng)?shù)男纬刹糠盅蹩瘴?，也可以進(jìn)一步增加導(dǎo)電載流子，提高靶材的導(dǎo)電性。
[0007]在現(xiàn)有技術(shù)中，利用溶膠-凝膠技術(shù)(如CN 103345977A)，將銀離子按照一定的濃度，摻雜在ITO前驅(qū)體溶液中，陳化處理后，得到ITO的溶膠，然后在基體上涂抹、干燥、退火處理，得到電阻率為10 4級(jí)的ITO薄膜。此種技術(shù)是一次性成膜的方法，雖然避免ITO燒結(jié)以及濺射等流程，但是，這種技術(shù)的工藝很難控制，而且薄膜的均勻性較差，很難實(shí)現(xiàn)大尺寸的高端TFT-LCD薄膜的需求。
[0008]在另一種方法中(如CN 103693677A)，通過銦化合物與錫化合物的水溶液中混合堿性水溶液來生成銦與錫的共沉淀前驅(qū)體，經(jīng)過清洗、干燥以及煅燒得到ITO粉末，然后加入到分散液中，制備ITO薄膜。其中，錫化合物為4價(jià)錫化合物與2價(jià)錫化合物的混合物，3114+:5112+的錫離子比在90:10?10:90的范圍內(nèi)。所制備的ITO薄膜電阻率最低可以達(dá)到0.063m Ω.cm。該方法通用是一次性制備薄膜，雖然電阻率較低，但是工藝很難控制，很難實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)的上述方法，都是通過摻雜的方式來提高ITO薄膜的導(dǎo)電性能，但是由于工藝的控制比較難，很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并且摻雜控制不當(dāng)，會(huì)直接導(dǎo)致ITO薄膜變性，失去ITO本身的性能，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是解決上述技術(shù)問題，提供一種可以大規(guī)模生產(chǎn)低電阻率ITO靶材的方法。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0012]—種低電阻率ITO靶材的制備方法，通過澆注成型得到高強(qiáng)度生坯，燒結(jié)時(shí)控制氧濃度比例，制備出低電阻率的ITO靶材；其中包括以下步驟:
[0013](I)以化學(xué)共沉淀法制備的單相ITO粉作為原料；
[0014](2)將純水、分散劑以及助燒劑與步驟(I)中的原料進(jìn)行充分混合球磨，得到漿料；
[0015](3)將步驟⑵得到漿料加入一定量的粘結(jié)劑，充分?jǐn)嚢韬?，進(jìn)行澆注、脫模以及干燥，得到相對(duì)密度大于60%的高強(qiáng)度生坯；
[0016](4)把步驟(3)得到的高強(qiáng)度生坯在400?600°C保溫4?6小時(shí)進(jìn)行生坯的脫脂處理，然后在體積濃度為100%氧氣氛下以5?7°C /min的速率升溫至1550?1650°C，保溫4?6小時(shí)，再將氧體積濃度降低至10?40%保溫4?6小時(shí)，隨爐冷卻至室溫出爐，得到低電阻率的ITO靶材。
[0017]以上所述單相ITO粉的粒徑為70?120nm，其中氧化銦和氧化錫的質(zhì)量比為(8.4?9.0): 1，形貌近球形。
[0018]以上所述分散劑為聚丙烯酸鹽，添加量為原料重量的1.3?2.0% ;所述助燒劑為的二氧化硅，添加量為原料重量的2.0?4.0%。;所述純水的添加量按漿料固含量為85%?90%進(jìn)行配比。
[0019]以上所述聚丙烯酸鹽為聚丙烯酸銨。
[0020]以上所述粘結(jié)劑為丙烯酸乳液，添加量為漿料重量的8?12%。。
[0021]以上所述澆注、脫模以及干燥的工藝步驟為:漿料與粘結(jié)劑充分?jǐn)嚢韬?，澆注入涂覆有淀粉的多孔模具中，?.2MPa的壓力下進(jìn)行澆注成型，保壓2小時(shí)后脫模，室溫下干燥10天。
[0022]以上所述多孔模具為石膏模具；所述干燥采用真空烘箱。
[0023]以上所述冷卻的速度為I?3°C /min。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0025]1、本發(fā)明通過控制氧濃度，可使ITO靶材部分失氧，形成氧空位，這些氧空位就作為載流子，提高了靶材的導(dǎo)電性。只要適當(dāng)控制氧濃度范圍，在保證ITO靶材強(qiáng)度的同時(shí)，獲得低電阻率的ITO靶材。
[0026]2、本發(fā)明獲得的坯體密度較高、均勻性好，不易變形和開裂。整個(gè)成型工藝簡單可控，成本低，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，得到的ITO靶材相對(duì)密度大于99.5%，電阻率低于0.ΙΙΟπιΩ.cm。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不局限于實(shí)施例表示的范圍。
[0028]實(shí)施例1
[0029]將9kg粒徑為lOOnm、氧化銦和氧化錫的質(zhì)量比9.0: 1、形貌近球形的ITO粉末與1588mL的純水(固含量85% )、117mL的聚丙烯酸銨(P彡1.08g/cm3)、20g的二氧化硅均勻攪拌混合，氧化鋯球研磨，當(dāng)達(dá)到合適的顆粒尺寸，停止球磨，繼續(xù)攪拌I小時(shí)，之后過濾，再進(jìn)行攪拌2小時(shí)。然后加入75g的丙烯酸乳液，繼續(xù)攪拌15小時(shí)，將漿料澆注入涂覆有淀粉的石膏模具中，在0.2MPa的壓力下進(jìn)行澆注成型，保壓2小時(shí)后脫模，室溫下干燥10天，得到ITO生坯。最后，在500°C保溫4小時(shí)進(jìn)行生坯的脫脂處理，然后在體積濃度為100%氧氣氛下以5°C /min的速率升溫至1590°C，保溫5小時(shí)，再將氧體積濃度降低至20%,保溫6小時(shí)，隨爐按1°C /min的速度冷卻得到相對(duì)密度為99.55%的ITO靶材，電阻率為 0.095m Ω.cm。
[0030]實(shí)施例2
[0031]將9kg粒徑為lOOnm、氧化銦和氧化錫的