RU2684008C1 - METHOD OF PRODUCING OXIDE TARGET CONSISTING OF DylnO3 - Google Patents
METHOD OF PRODUCING OXIDE TARGET CONSISTING OF DylnO3 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684008C1 RU2684008C1 RU2018110558A RU2018110558A RU2684008C1 RU 2684008 C1 RU2684008 C1 RU 2684008C1 RU 2018110558 A RU2018110558 A RU 2018110558A RU 2018110558 A RU2018110558 A RU 2018110558A RU 2684008 C1 RU2684008 C1 RU 2684008C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- target
- sintering
- dyino
- hour
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптоэлектронной технологии и предназначено для создания прозрачных проводящих металлоксидных пленок. Более конкретно, изобретение относится к области производства оксидных керамических мишеней, являющихся источником материала, содержащего индий и диспрозий, для магнетронного нанесения пленок в оптоэлектронике.The invention relates to the field of optoelectronic technology and is intended to create a transparent conductive metal oxide film. More specifically, the invention relates to the field of production of oxide ceramic targets, which are a source of material containing indium and dysprosium, for magnetron film deposition in optoelectronics.
Ведущие мировые производители оптоэлектроники используют магнетронные оксидные мишени при производстве тонкопленочных прозрачных проводящих покрытий для экранов телевизоров, планшетов, смартфонов и т.д. Наиболее востребованными в настоящее время являются пленки оксида индия, легированного оловом (ITO, от англ. Indium - tinoxide), благодаря наличию у них уникального сочетания высокой прозрачности в видимом диапазоне спектра (80%) и низкого удельного сопротивления ≤10-3 Ом⋅см).The world's leading manufacturers of optoelectronics use magnetron oxide targets in the production of thin-film transparent conductive coatings for television screens, tablets, smartphones, etc. Currently, the most popular films are tin-doped indium oxide (ITO, Indium-tinoxide), due to their unique combination of high transparency in the visible spectral range (80%) and low resistivity ≤10 -3 Ohmcm )
В патентной публикации (US №20030178752 А1, МПК B22F 9/16, C01G 15/00, C01G 19/00, опубл. 25.09.2003) описан способ получения высокоплотной мишени ITO при определенных условиях синтеза исходного порошка. Суть метода заключалась в следующем: порошок In2O3 с удельной площадью поверхности 18 м2/г получали осаждением водного раствора нитрата индия In(NO3)3 28%-ным раствором NH4OH до рН=8. Полученный осадок выдерживали в течение 18-24 часов, отделяли с помощью центрифуги и промывали. Вымытый осадок сушили при 100°С в печи и измельчали с использованием шаровой мельницы. Измельченный порошок прокаливали при 700°С в течение 2 часов. Полученный таким образом порошок In2O3 и порошок SnO2, имеющий удельную площадь поверхности 10 м2/г, смешивали в массовом соотношении 90:10. Порошковую смесь формовали в заранее определенную форму и спекали. Полученная ITO мишень шириной 20 см, длиной 15 см и высотой 1 см имела плотность 7,13 г/см3.The patent publication (US No. 20030178752 A1, IPC B22F 9/16, C01G 15/00, C01G 19/00, published September 25, 2003) describes a method for producing a high-density ITO target under certain synthesis conditions for the initial powder. The essence of the method was as follows: In 2 O 3 powder with a specific surface area of 18 m 2 / g was obtained by precipitation of an aqueous solution of indium nitrate In (NO 3 ) 3 with a 28% solution of NH 4 OH to pH = 8. The resulting precipitate was kept for 18-24 hours, separated using a centrifuge and washed. The washed precipitate was dried at 100 ° C in an oven and crushed using a ball mill. The ground powder was calcined at 700 ° C for 2 hours. The In 2 O 3 powder thus obtained and the SnO 2 powder having a specific surface area of 10 m 2 / g were mixed in a weight ratio of 90:10. The powder mixture was formed into a predetermined shape and sintered. The resulting ITO target was 20 cm wide, 15 cm long and 1 cm high, and had a density of 7.13 g / cm 3 .
Недостатком этой мишени, а также других ITO мишеней, полученных керамическими способами синтеза, при которых готовят смесь компонентов заданного состава и дисперсности, прессуют ее и спекают (Ю.М. Таиров, В.Ф. Цветков. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов. М.: Высшая школа, 1990, 423 с), является образование на участках эрозии поверхности мишени в результате напыления пленки мельчайших выступов (наростов). Крупные зерна (частицы) держатся на поверхности в распылительной камере, что вызвано аномальным электрическим разрядом и разбрызгиванием из-за таких наростов. Такие частицы прилипают к образованной пленке и служат причиной ухудшения ее качества. Неоднородность мишени, в том числе и ее почернение в результате восстановления в процессе распыления, приводит к появлению так называемого аномального электрического разряда, который будет причиной нестабильного плазменного разряда, что является проблемой, так как в таком случае стабильное магнетронное напыление не может быть осуществлено. Поэтому при формировании проводящей пленки на подложке необходимо периодически удалять наросты и почерневшие слои на распыляемой мишени, что является проблемой, так как это существенно уменьшает производительность.The disadvantage of this target, as well as other ITO targets obtained by ceramic synthesis methods, in which a mixture of components of a given composition and dispersion is prepared, is pressed and sintered (Yu.M. Tairov, V.F. Tsvetkov. Technology of semiconductor and dielectric materials. M. : Higher School, 1990, 423 c), is the formation of erosion in the surface of the target as a result of spraying a film of tiny protrusions (growths). Large grains (particles) are kept on the surface in the spray chamber, which is caused by abnormal electrical discharge and spatter due to such growths. Such particles adhere to the formed film and cause a deterioration in its quality. The heterogeneity of the target, including its blackening as a result of restoration during the sputtering process, leads to the appearance of a so-called abnormal electric discharge, which will cause an unstable plasma discharge, which is a problem, since in this case stable magnetron sputtering cannot be carried out. Therefore, when forming a conductive film on a substrate, it is necessary to periodically remove growths and blackened layers on the sprayed target, which is a problem, since this significantly reduces productivity.
Наиболее близким аналогом керамической мишени по изобретению и способа ее получения (прототипом) является патент (US №8,038,911 В2, МПК C01F 17/00, С23С 14/08, опубл. 18.10.2011), в котором раскрыта керамическая мишень, состоящая из оксидов индия и диспрозия. Оксидная мишень представляет собой спеченный оксид, содержащий индий (In) и диспрозий (Dy) в виде DyInO3. По сравнению с объектом, который просто состоит из In2O3 и Dy2O3, эта мишень имеет высокую проводимость. Мишень имеет небольшую степень почернения поверхности и отсутствие аномального разряда в процессе распыления. Плотность мишени составляет 6,94 г/см3. Ее изготовление включает следующие этапы:The closest analogue of the ceramic target according to the invention and the method for its preparation (prototype) is a patent (US No. 8,038,911 B2, IPC C01F 17/00, C23C 14/08, publ. 10/18/2011), in which a ceramic target consisting of indium oxides is disclosed and dysprosium. An oxide target is a sintered oxide containing indium (In) and dysprosium (Dy) as DyInO 3 . Compared to an object that simply consists of In 2 O 3 and Dy 2 O 3 , this target has a high conductivity. The target has a small degree of surface blackening and the absence of an abnormal discharge during the spraying process. The density of the target is 6.94 g / cm 3 . Its manufacture includes the following steps:
1. Подготовка пресс-порошков путем измельчения и смешивания с помощью бисерной мельницы или аналогичного устройства в течение 5 и более часов исходных материалов в виде соединений индия и диспрозия (оксида индия, гидроксида индия, оксида диспрозия, карбоната диспрозия, оксалата диспрозия или других). Для достижения размеров частиц порошка от 0,1 мкм до нескольких мкм измельчение проводят во влажной среде. Что требует дальнейшей сушки порошка и гранулирования.1. Preparation of press powders by grinding and mixing using a bead mill or similar device for 5 or more hours of starting materials in the form of indium and dysprosium compounds (indium oxide, indium hydroxide, dysprosium oxide, dysprosium carbonate, dysprosium oxalate or others). To achieve powder particle sizes from 0.1 μm to several μm, grinding is carried out in a humid environment. Which requires further drying of the powder and granulation.
2. Измельченные порошки формуют при давлении 4 т/см2 в заданную форму и полученный в результате формованный продукт спекают в течение 10 часов Условием спекания является температура от 1000 до 1600°С, предпочтительно от 1250 до 1450°С. Если температура ниже 1000°С, соединение DyInO3 не может быть сформировано из-за низкой реакционной способности Dy2O3. Если температура превышает 1600°С, методом сублимации или термического разложения In2O3 состав мишени может быть изменен и соединение DyInO3 начнет разлагаться.2. The ground powders are molded at a pressure of 4 t / cm 2 in a predetermined shape and the resulting molded product is sintered for 10 hours. The sintering condition is a temperature of from 1000 to 1600 ° C, preferably from 1250 to 1450 ° C. If the temperature is below 1000 ° C, the DyInO 3 compound cannot be formed due to the low reactivity of Dy 2 O 3 . If the temperature exceeds 1600 ° C, the composition of the target can be changed by sublimation or thermal decomposition of In 2 O 3 and the DyInO 3 compound will begin to decompose.
Недостатком мишени по прототипу является длительность технологии ее изготовления за счет многочасовых процессов измельчения порошков и спекания формовок, что увеличивает энергозатраты рассматриваемого способа изготовления мишени.The disadvantage of the target of the prototype is the duration of the technology of its manufacture due to the many hours of processes of grinding powders and sintering moldings, which increases the energy consumption of the considered method of manufacturing the target.
Задачей настоящего изобретения является снижение энергозатрат при изготовлении оксидной керамической мишени, содержащей индий и диспрозий за счет снижения длительности процессов подготовки пресс-порошков и их спекания.The objective of the present invention is to reduce energy consumption in the manufacture of an oxide ceramic target containing indium and dysprosium by reducing the duration of the preparation of press powders and their sintering.
Поставленная задача достигается тем, что получают порошок DyInO3 путем растворения In(NO3)3 и Dy(NO3)3 в дистиллированной воде, последующего химического соосаждения гидроксидов диспрозия и индия из полученного раствора водным раствором аммиака при рН 10 с последующей термообработкой полученного порошка на воздухе при 700°С в течение 1 ч, а спекание отформованных порошков проводят при 1350°С в течение 1 часа. Плотность полученной мишени составляет 7,12 г/см3. Повышение плотности мишени и уменьшение времени спекания отформованного порошка по сравнению с мишенью прототипа объясняется значительно меньшими размерами частиц порошка (менее 0,0001 миллиметра), получаемыми методом химического соосаждения.This object is achieved in that a DyInO 3 powder is obtained by dissolving In (NO 3 ) 3 and Dy (NO 3 ) 3 in distilled water, followed by chemical coprecipitation of dysprosium and indium hydroxides from the resulting solution with an aqueous ammonia solution at pH 10, followed by heat treatment of the resulting powder in air at 700 ° C for 1 h, and the sintering of the molded powders is carried out at 1350 ° C for 1 hour. The density of the obtained target is 7.12 g / cm 3 . The increase in the density of the target and the reduction of the sintering time of the molded powder as compared with the target of the prototype is explained by significantly smaller particle sizes of the powder (less than 0.0001 mm) obtained by chemical coprecipitation.
Примером конкретного исполнения предлагаемой мишени является мишень представляющая собой спеченный оксид, содержащий индий (In) и диспрозий (Dy) в виде соединения DyInO3. Берут 150, 42 г In(NO3)3 и 174,26 г и Dy(NO3)3, растворяют в 50 мл дистиллированной воды, при перемешивании добавляют NH4OH до рН раствора 10, образовавшийся осадок из гидроксидов промывают горячей дистиллированной водой, отфильтровывают, высушивают при 100°С и отжигают на воздухе при 700°С в течение 1 часа. Полученный порошок перетирают в керамической ступке, прессуют при давлении 4 кг/см2 и спекают в течение 1 часа при температуре 1350°С. Полученная керамическая мишень представляет собой спеченный оксид состава DyInO3 с плотностью 7,12 г/см3.An example of a specific implementation of the proposed target is the target is a sintered oxide containing indium (In) and dysprosium (Dy) in the form of compounds DyInO 3 . 150, 42 g of In (NO 3 ) 3 and 174.26 g and Dy (NO 3 ) 3 are taken, dissolved in 50 ml of distilled water, NH 4 OH is added with stirring to a solution pH of 10, the precipitate formed from hydroxides is washed with hot distilled water , filtered off, dried at 100 ° C and annealed in air at 700 ° C for 1 hour. The resulting powder is ground in a ceramic mortar, pressed at a pressure of 4 kg / cm 2 and sintered for 1 hour at a temperature of 1350 ° C. The obtained ceramic target is a sintered oxide of the composition DyInO 3 with a density of 7.12 g / cm 3 .
Подтверждение достижения технического результата при иных режимах спекания полученного порошка заключается в том, что изменение режимов спекания мишени приводит к изменению ее химического состава и плотности. При спекании в течение 1 часа при температурах до 1300°С в составе мишени присутствуют соединения DyInO3, Dy2O3, In2O3, максимальная плотность мишени составляет 4,35 г/см3. При спекании в течение 1 часа при температуре 1400°С в составе мишени присутствуют соединения DyInO3, Dy2O3, плотность мишени при данной температуре составляет 6,42 г/см3.Confirmation of the achievement of the technical result under other sintering conditions of the obtained powder is that a change in the sintering regime of the target leads to a change in its chemical composition and density. When sintering for 1 hour at temperatures up to 1300 ° C, the composition of the target contains the compounds DyInO 3 , Dy 2 O 3 , In 2 O 3 , the maximum density of the target is 4.35 g / cm 3 . When sintering for 1 hour at a temperature of 1400 ° C, the composition of the target contains the compounds DyInO 3 , Dy 2 O 3 , the density of the target at this temperature is 6.42 g / cm 3 .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110558A RU2684008C1 (en) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | METHOD OF PRODUCING OXIDE TARGET CONSISTING OF DylnO3 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110558A RU2684008C1 (en) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | METHOD OF PRODUCING OXIDE TARGET CONSISTING OF DylnO3 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2684008C1 true RU2684008C1 (en) | 2019-04-03 |
Family
ID=66090151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018110558A RU2684008C1 (en) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | METHOD OF PRODUCING OXIDE TARGET CONSISTING OF DylnO3 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2684008C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030178752A1 (en) * | 2002-03-22 | 2003-09-25 | Song Kyong-Hwa | Indium oxide powder, method for preparing the same, and method for manufacturing high-density indium tin oxide target |
US8038911B2 (en) * | 2006-08-10 | 2011-10-18 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Lanthanoid-containing oxide target |
-
2018
- 2018-03-26 RU RU2018110558A patent/RU2684008C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030178752A1 (en) * | 2002-03-22 | 2003-09-25 | Song Kyong-Hwa | Indium oxide powder, method for preparing the same, and method for manufacturing high-density indium tin oxide target |
US8038911B2 (en) * | 2006-08-10 | 2011-10-18 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Lanthanoid-containing oxide target |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113402261B (en) | IZO target precursor and preparation method and application thereof | |
TWI400346B (en) | Sputtering target, transparent conductive film and touch panel with transparent electrode | |
JP4018974B2 (en) | Tin oxide powder, method for producing the same, and method for producing high-density indium tin oxide target using the same | |
TWI447073B (en) | Igzo nanoparticle and manufacturing method and use thereof | |
CN114752901A (en) | Indium oxide-zinc oxide (IZO) sputtering target and method for producing same | |
KR100474846B1 (en) | Indium oxide powder, manufacturing method thereof, and manufacturing method of high density indium tin oxide target using the same | |
KR101440712B1 (en) | Sintered zinc oxide tablet and process for producing same | |
EP1277703B1 (en) | Manufacturing method of ito powder with thin dissolved in indium oxide, and manufacturing method of ito target | |
US20070295944A1 (en) | Method for manufacturing high-density indium tin oxide target, methods for preparing tin oxide powder and indium oxide powder used therefor | |
KR100891952B1 (en) | Oxide-based target for transparent conductive film and method for manufacturing the same, and oxide-based transparent conductive film | |
RU2684008C1 (en) | METHOD OF PRODUCING OXIDE TARGET CONSISTING OF DylnO3 | |
US6793908B2 (en) | Method for preparing ITO nanometer powders | |
KR101157460B1 (en) | Aluminium doped zinc oxide particle and manufacturing method of producing the same using spray pyrolysis | |
KR101240197B1 (en) | Transparent conducting film, target for transparent conducting film and method of preparing target for transparent conducting film | |
WO2012127771A1 (en) | Process for producing sintered magnesium oxide material | |
JP2013533378A (en) | Transparent conductive film, target for transparent conductive film, and method for producing target for transparent conductive film | |
CN115418618A (en) | Indium tin zinc oxide target material, oxide film and preparation method thereof | |
JP2007138198A (en) | Magnesium oxide sintered compact for vapor deposition | |
KR101730143B1 (en) | Method for preparing ITO powder capable of controlling particle shapes from ITO scrap | |
KR101056948B1 (en) | Metal oxide target for amorphous oxide film containing aluminum and its manufacturing method | |
KR20180115829A (en) | A method for manufacturing a recycled ITO powder capable of obtaining a high density sputtering ITO target from waste ITO scrap and the powder thereof | |
JP2009179515A (en) | In4Sn3O12 POLYCRYSTALLINE POWDER, SINTERED COMPACT THEREOF, AND METHOD FOR PRODUCING THOSE | |
KR100455280B1 (en) | Method of preparing indium tin oxide(ITO) | |
KR101117309B1 (en) | Method for producing indium tin oxides fine powder | |
JP2011037679A (en) | Multiple oxide sintered compact, sputtering target, multiple oxide amorphous film and production method thereof, and multiple oxide crystalline film and production method thereof |