[發明專利]一種鋁鈧合金濺射靶材的制備方法

在審

• 申請號: 202010511640.4
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111636054A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 蔡小勇;張科;侯慶龍;吳榮禎;曹建亮;李強
• 申請（專利權）人: 福建阿石創新材料股份有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/06;B22F9/08;B22F3/15
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發明提供了一種鋁鈧合金濺射靶材的制備方法，涉及靶材制備技術領域。本發明提供的鋁鈧合金濺射靶材的制備方法，包括以下步驟：將鋁源和鈧源混合，將所得鋁鈧合金配料進行真空熔煉，得到鋁鈧熔融合金液；利用惰性氣流將所述鋁鈧熔融合金液進行真空氣霧化，得到鋁鈧合金粉；將所述鋁鈧合金粉依次進行外包套和熱等靜壓成型，得到鋁鈧合金濺射靶坯；將所述鋁鈧合金濺射靶坯進行綁定機加工，得到鋁鈧合金濺射靶材。本發明利用惰性氣流進行真空氣霧化，隔絕了鋁鈧熔融合金液與氧的接觸，制備的鋁鈧合金粉球形度高、氧含量低，晶粒組織、粒度和微觀結構均勻；采用熱等靜壓成型得到的鋁鈧合金濺射靶材致密度高、化學成分均勻、無偏析等缺陷。

技術領域

本發明涉及靶材制備技術領域，具體涉及一種鋁鈧合金濺射靶材的制備方法。

背景技術

壓電微機械超聲換能器是近年來隨著壓電薄膜的發展而迅速發展起來的一種新型換能器?；诒∧弘娢C電系統傳感器(pMEMS)、超聲波換能器(pMUTs)和能量采集器等壓電微機械電子設備中得到廣泛應用。氮化鋁(AlN)由于與CMOS制造工藝兼容，已廣泛應用于pMEMS的制造。然而，AlN具有較低的壓電系數，導致pMEMS的靈敏度和機電耦合系數低(k_t2)。摻雜氮化鋁壓電薄膜的應用能夠顯著提高pMEMS的性能，尤其是摻雜高鈧含量的氮化鋁薄膜表現出優異的性能指標(FoM)。這些氮化物薄膜大多是由鋁鈧合金靶材通過磁控濺射制備的。

目前，對于鋁鈧合金濺射靶材的國內外報道相對較少。中國專利CN107841643A和CN108441827A利用粉末冶金路線制備鋁鈧合金濺射靶坯，將鋁粉和鈧粉按一定配比混合冷等靜壓或預壓緊，采用真空燒結得到鋁鈧合金濺射靶坯。但是，上述方法鋁粉和鈧粉極易氧化且致密度低，所得靶坯氧含量極高，嚴重影響成膜性能。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種鋁鈧合金濺射靶材的制備方法。本發明提供的鋁鈧合金濺射靶材的氧含量低、致密度高，成膜性能優異。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種鋁鈧合金濺射靶材的制備方法，包括以下步驟：

將鋁源和鈧源混合，將所得鋁鈧合金配料進行真空熔煉，得到鋁鈧熔融合金液；

利用惰性氣流將所述鋁鈧熔融合金液進行真空氣霧化，得到鋁鈧合金粉；

將所述鋁鈧合金粉依次進行外包套和熱等靜壓成型，得到鋁鈧合金濺射靶坯；

將所述鋁鈧合金濺射靶坯進行綁定機加工，得到鋁鈧合金濺射靶材。

優選的，所述鋁鈧合金配料中鈧和鋁的原子數之比為1：(9～2.5)：7.5；

所述鋁源的純度≥99.999％；

所述鈧源的純度≥99.99％。

優選的，所述真空氣霧化的工藝參數為：霧化室的進口壓力為20～25MPa，出口壓力為1～10MPa；惰性氣流的噴氣壓力為1.6～1.9MPa，流量為20～30Nm³/min。

優選的，所述鋁鈧合金粉粒度為30～150μm。

優選的，所述熱等靜壓成型采用先加熱后加壓保溫的熱等靜壓成型方式，所述加熱的溫度為1000～1350℃，加壓保溫的壓力為50～100MPa，加壓保溫的時間為1～4h。

優選的，所述真空熔煉的溫度為1100～1400℃，時間為20～30min。

優選的，所述真空熔煉的真空度為3×10^-3～6×10^-3Pa。

優選的，所述鋁鈧熔融合金液的過熱溫度為100～250℃。