[發(fā)明專利]高純度鉺的制造方法、高純度鉺、包含高純度鉺的濺射靶以及以高純度鉺為主要成分的金屬柵膜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080006117.0
• 申請日: 2010-01-13
• 公開（公告）號: CN102301018A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 新藤裕一朗;八木和人
• 申請（專利權(quán)）人: 吉坤日礦日石金屬株式會社
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B9/02;C22B9/04;C22B9/14;C22C28/00;C23C14/34
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 王海川;穆德駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蒸氣壓高、在金屬熔融狀態(tài)下難以純化的鉺的高純度化方法及由此得到的高純度鉺、以及包含高純度鉺的濺射靶及以高純度鉺為主要成分的金屬柵膜。

背景技術(shù)

鉺(Er)包含在稀土元素中，作為礦物資源以混合復(fù)合氧化物的形式包含在地殼中。稀土元素是從比較稀少的礦物中分離出來的，因此起了這樣的名字，但是從地殼整體來看絕對不稀少。鉺是原子序號68、原子量167.3的灰色金屬，具有六方密堆積結(jié)構(gòu)。熔點(diǎn)1530℃，沸點(diǎn)2860℃，密度9.07g/cm³，在空氣中表面被氧化，逐漸溶解于水。可溶于酸。耐腐蝕性和耐磨損性優(yōu)良，顯示高順磁性。高溫下生成氧化物(Er₂O₃)。

稀土元素一般是氧化數(shù)為3的化合物穩(wěn)定，鉺也是三價(jià)。近來，以鉺作為金屬柵材料、High-k(高介電常數(shù)材料)用途等的電子材料進(jìn)行了研究開發(fā)，成為受到關(guān)注的金屬。

但是，金屬鉺存在純化時(shí)容易氧化的問題，因此難以高純度化，不存在高純度品。

另外，鉺被用作磁冷凍材料，但是沒有考慮過作為電子部件來使用，因此，并非那么受關(guān)注的金屬。因此，與鉺的實(shí)用提取方法相關(guān)的文獻(xiàn)不多。在稀土金屬的提取中，只有部分進(jìn)行了列舉，以下進(jìn)行介紹。

在將Sm、Eu、Yb的氧化物粉末與鈰鑭稀土合金(ミツシユメタル)混合后制成團(tuán)塊狀，通過真空熱還原法，以鈰鑭稀土合金作為還原材料而制造Sm、Eu、Yb的稀土元素的方法中，公開了以下技術(shù)：預(yù)先對鈰鑭稀土合金進(jìn)行氫化處理，得到粉粒狀的氫化鈰鑭稀土合金，將其混合后制成團(tuán)塊狀，以防止鈰鑭稀土合金在粉粒化工序中的氧化燃燒(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。此時(shí)，在作為還原材料的鈰鑭稀土合金的利用方面進(jìn)行了研究，但是并沒有試圖實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的高純度化，存在高純度化受限的問題。

還提出了用鈣或氫化鈣將稀土鹵化物還原，將所得到的稀土金屬與廢渣分離時(shí)，在熔融的廢渣中放入廢渣分離工具，使廢渣凝固，并將廢渣與該工具一同除去的技術(shù)。另外，作為該稀土，選擇鑭、鈰、鐠、鈮(例如，參考專利文獻(xiàn)2)。該技術(shù)在廢渣除去方面不充分，因此存在難以實(shí)現(xiàn)高純度化的問題。

還有在稀土金屬的氟化物原料中添加還原劑并通過高溫加熱的熱還原法制造稀土金屬的方法，其中提出了使用稀土金屬的氟化物與氟化鋰的混合組合物或者在其中添加氟化鋇、氟化鈣的一種以上而得到的物質(zhì)作為原料的方案。此時(shí)，提出可以使用熔融鹽電解浴，由此氧含量達(dá)到1000ppm(例如，參考專利文獻(xiàn)3)。該技術(shù)的基本點(diǎn)在于利用熔融鹽電解浴，需要復(fù)雜的工序，并且存在氧除去效果不充分的問題。另外，還存在使用的鋰、鋇、鈣等作為雜質(zhì)而夾雜的問題。

還提出了以下技術(shù)方案：將稀土金屬的氟化物、氟化鋰的混合組合物或者在其中添加有氟化鋇、氟化鈣的一種以上而得到的混合組合物與稀土金屬混合，加熱熔融取出稀土，其中稀土使用熱還原的市售品，并且使用用于制造稀土金屬與鐵族過渡金屬的合金的熔融鹽電解溶劑浴作為混合組合物。

由此，得到氧含量為300ppm以下、鈣、鋰、氟等雜質(zhì)少的高純度稀土金屬(例如，參考專利文獻(xiàn)4)。該技術(shù)的基本點(diǎn)與上述同樣也在于利用溶融鹽電解浴，因此需要復(fù)雜的工序，并且存在使用的鋰、鋇、鈣等作為雜質(zhì)而夾雜的問題，而且氧的除去效果也不能說充分。

還提出了以下純化方法：在含有Ta作為雜質(zhì)的稀土金屬中添加Mg或Zn，在坩鍋內(nèi)熔融，凝固后將存在于坩鍋底部的Ta含量高的部分除去，并將Ta含量低的部分真空蒸餾，得到高純度稀土(例如，參考專利文獻(xiàn)5)。但是，該方法存在添加的金屬作為雜質(zhì)而夾雜的問題，并且Ta的除去也不充分，因此存在高純度化水平低的問題。

如上述文獻(xiàn)所述，鉺的純化效果未必充分，特別是意圖減少氧的技術(shù)少，并且存在即使減少了氧也不充分的問題。另外，使用熔融鹽電解的方法工序復(fù)雜，并且存在純化效果不充分的問題。可見，對于作為高熔點(diǎn)金屬、蒸氣壓高、在金屬熔融狀態(tài)下難以純化的鉺的高純度化技術(shù)，現(xiàn)狀是尚無有效且穩(wěn)定的生產(chǎn)方法。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開昭61-9533號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開昭63-11628號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開平7-90410號公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特表平7-90411號公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特開平8-85833號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容