1. 引(yin)言(yan)
靶材主要应(ying)用于电子及(ji)信息产(chan)业(ye)，如(ru)集成电(dian)路(lu)、液晶显(xian)示屏、太阳能电池(chi)、电(dian)子(zi)控制(zhi)器(qi)件(jian)等领域。粉(fen)末(mo)冶金方(fang)法(fa)是(shi)最(zui)为常(chang)用的(de)合金靶(ba)材(cai)的(de)制备(bei)方(fang)法之一(yi)，采用(yong)粉(fen)末冶金(jin)方(fang)法制备难(nan)熔金属及(ji)合金溅射靶(ba)材可以在(zai)不(bu)产生(sheng)液(ye)相的情(qing)况下形(xing)成固溶(rong)体，比熔炼法的成(cheng)本和(he)条件要低很(hen)多。粉末(mo)冶(ye)金方(fang)法(fa)还适(shi)合(he)于制备(bei)熔点差(cha)别(bie)大的(de)二元或多(duo)元合金溅射靶材(cai)和(he)陶瓷(ci)类(lei)溅射(she)靶(ba)材。常用(yong)的(de)粉末冶(ye)金工(gong)艺(yi)包(bao)括常压烧(shao)结、热(re)压(ya)烧(shao)结、真空(kong)热(re)压和热等(deng)静(jing)压(ya)等(deng)。除(chu)此之外，还(hai)有放(fang)电等(deng)离子烧(shao)结法(SPS)及(ji)爆炸(zha)法(fa)等(deng)。常压烧(shao)结和热(re)压(ya)烧(shao)结是(shi)目(mu)前(qian)应用(yong)最广泛，成本(ben)最低的粉(fen)末冶(ye)金(jin)制备靶材的方(fang)法，本文(wen)将综述常(chang)压与(yu)热压烧结(jie)靶(ba)材制备(bei)技术的(de)进(jin)展，并(bing)分(fen)析(xi)总结(jie)靶材制备(bei)中烧结工艺(yi)对(dui)合金靶(ba)材(cai)制备及(ji)其(qi)性能(neng)的影响(xiang)。
1.1. 合(he)金靶(ba)材烧结过程(cheng)
烧结过程(cheng)包(bao)括坯(pi)体颗(ke)粒的粘结、烧结颈(jing)的(de)长大(da)和闭(bi)空隙球(qiu)化及(ji)缩小(xiao)等阶段是(shi)靶材(cai)致密度(du)提(ti)高(gao)、电(dian)阻(zu)下降(jiang)、性(xing)能提(ti)升(sheng)的关(guan)键，分(fen)前(qian)、中、后期三(san)阶(jie)段。前(qian)期特征(zheng)有(you)：温(wen)度低，坯(pi)体(ti)间粉末主(zhu)要(yao)为(wei)点接触(chu)向(xiang)面接触转变，烧(shao)结颈的(de)形(xing)成(cheng)(界(jie)面的增大(da))，通(tong)过(guo)形(xing)核、结晶(jing)、长(zhang)大等(deng)过(guo)程；坯(pi)体收(shou)缩小，而(er)坯体(ti)的密度(du)也(ye)变化其(qi)微(wei)，强(qiang)度(du)和(he)硬(ying)度(du)一般增大(da)。中(zhong)期(qi)特征：烧结(jie)温(wen)度(du)上(shang)升，烧结颈(jing)进(jin)入长大阶(jie)段，颗粒间距离减(jian)小(xiao)，气孔(kong)缩小或排除成(cheng)网(wang)络通孔(kong)，晶(jing)粒(li)长大，晶(jing)界(jie)移动(dong)，空(kong)隙大(da)量消失(shi)，有(you)明显收(shou)缩(suo)和致密化现象。后期(qi)特征(zheng)：温(wen)度(du)继续上升，气孔(kong)闭合(he)、球化缩(suo)小，气(qi)孔成(cheng)密(mi)闭(bi)并(bing)缩(suo)小(xiao)，但(dan)致密(mi)化(hua)影(ying)响(xiang)小；但(dan)温(wen)度(du)过高或者保温过(guo)长会(hui)出现过(guo)烧，导致(zhi)气孔(kong)内(nei)的压(ya)强(qiang)增(zeng)大(da)，气孔粗(cu)大和晶(jing)粒异常(chang)长(zhang)大(da)，致(zhi)密下(xia)降(jiang)现象(xiang)。
1.2. 烧(shao)结(jie)动(dong)力(li)/热(re)力(li)学
常压/热(re)压烧(shao)结(jie)中(zhong)烧结(jie)驱动力(li)主(zhu)要由粉末(mo)间作用力(li)形成(cheng)。为(wei)促进(jin)热(re)压(ya)加(jia)过(guo)程(cheng)中(zhong)烧结(jie)颈乃至(zhi)晶(jing)界(jie)的形(xing)成(cheng)，主要(yao)通过烧(shao)结(jie)驱(qu)动力(li)蠕(ru)变(bian)扩(kuo)散(san)促(cu)使(shi)粉(fen)末烧结(jie)致密(mi)化(hua)，因而外界机械(xie)压(ya)力和粉末(mo)表(biao)面(mian)能是热压(ya)烧结粉体(ti)颗粒(li)的(de)变(bian)形(xing)乃至(zhi)致(zhi)密(mi)化的(de)主要驱(qu)动(dong)力(li)[1]。其(qi)中粉(fen)体颗粒(li)之(zhi)间(jian)的表面(mian)能主要通(tong)过(guo)接(jie)触(chu)引(yin)力产(chan)生，含(han)静电力、化(hua)学(xue)键(jian)合力、范氏力(li)、电(dian)子作用(yong)力等。宏(hong)观上(shang)颗粒(li)间(jian)接(jie)触面(mian)的不(bu)断扩(kuo)大，孔隙的逐渐收缩(suo)，致(zhi)密(mi)度增(zeng)加，强(qiang)度提(ti)高的过(guo)程(cheng)，微(wei)观(guan)上主(zhu)要是(shi)物(wu)质(zhi)的(de)传(chuan)输和扩散[2]。不同(tong)阶(jie)段与(yu)空(kong)间(jian)位(wei)置(zhi)其作用(yong)力(li)不(bu)同，同(tong)时随烧(shao)结(jie)会(hui)产(chan)生变(bian)化，如(ru)在(zai)粉(fen)末(mo)外(wai)表面(mian)由于比表(biao)面积大(da)，活性高，同(tong)时(shi)富含有(you)众(zhong)多高(gao)活(huo)性未(wei)键合(he)的(de)悬空(kong)键，其(qi)作(zuo)用(yong)力以(yi)化学键合(he)力(li)为(wei)主。随烧结(jie)过程中(zhong)外(wai)界热能的(de)输(shu)送，温度的不(bu)断(duan)升(sheng)高(gao)，原子的(de)扩散(san)速度提(ti)高，势(shi)能(neng)提(ti)高，从(cong)而能(neng)跨跃粉(fen)体颗(ke)粒之(zhi)间的(de)势(shi)垒(lei)而化学键合(he)成(cheng)健。同时粉体(ti)表面能(neng)与(yu)颗(ke)粒(li)大(da)小(xiao)成(cheng)反比(bi)，颗(ke)粒粒(li)径(jing)越小可以(yi)增加(jia)颗粒(li)之(zhi)间接触面，通过缩(suo)短晶(jing)粒扩散行(xing)程(cheng)，提高(gao)扩(kuo)散激(ji)活(huo)能(neng)从而加(jia)速(su)烧(shao)结(jie)过(guo)程。其扩散(san)系数(shu)与(yu)扩散(san)激(ji)活(huo)能和(he)温(wen)度之间(jian)的关(guan)系如(ru)下[3]：
其(qi)中(zhong)，D 为(wei)温度 T 下(xia)的扩(kuo)散(san)系数(shu)，D0 为扩散(san)常数(shu)，Q 为(wei)扩(kuo)散激活能，R 为理想气(qi)体(ti)常(chang)数。可(ke)知物(wu)质(zhi)的(de)扩(kuo)散能力(li)随着(zhe)温度的提(ti)高而(er)升(sheng)高(gao)，这将促(cu)进靶(ba)材(cai)的烧(shao)结(jie)密实(shi)化(hua)。
烧结(jie)颈(jing)的(de)形成，是烧(shao)结过(guo)程中(zhong)重要(yao)的特(te)征表现，也(ye)是(shi)重要(yao)的(de)冶(ye)金反应(ying)与(yu)体积(ji)收(shou)缩(suo)的(de)进(jin)程，其(qi)扩(kuo)散(san)机(ji)制(zhi)比较(jiao)复杂，主(zhu)要分为低(di)温与高(gao)温(wen)扩(kuo)散(san)，温(wen)度较(jiao)低(di)时(shi)主要通过表面(mian)扩(kuo)散(san)，温度较(jiao)高(gao)时(shi)以(yi)体积扩散为(wei)主，若(ruo)温度(du)接(jie)近(jin)熔(rong)点，则蒸发和(he)凝(ning)聚成为(wei)主要(yao)的传(chuan)输(shu)机制[4]。除(chu)此(ci)之外(wai)，还有(you)晶界(jie)扩(kuo)散(san)，粘性流(liu)动(dong)甚至(zhi)塑(su)性流(liu)动等多(duo)种(zhong)机(ji)制(zhi)。
王书明(ming)等[5]在高(gao)纯钌靶烧结过程(cheng)微(wei)结构(gou)和烧结机制研(yan)究中(zhong)发现：钌靶(ba)的烧(shao)结热(re)力学主(zhu)要是界面能的降低，机制主(zhu)要为(wei)扩(kuo)散(san)作(zuo)用下(xia)的(de)烧(shao)结颈(jing)形成和(he)生(sheng)长(zhang)，孔(kong)隙(xi)的球(qiu)化收缩(suo)，除(chu)此之(zhi)外(wai)，高温变形(xing)也是(shi)钌(liao)靶(ba)烧结过(guo)程中的重(zhong)要机制，尤其(qi)是孪生(sheng)变形(xing)，而(er)触(chu)发的孪(luan)生系多(duo) 94.8˚/{10-12}。同(tong)时热压(ya)烧结中伴随(sui)着(zhe)晶(jing)界(jie)的迁(qian)移(yi)，并趋于平(ping)直(zhi)圆(yuan)滑(hua)，同时晶(jing)粒(li)逐(zhu)渐(jian)长(zhang)大。初期主(zhu)要是(shi)大晶粒(li)吞并小(xiao)晶粒(li)以及(ji)小(xiao)晶(jing)粒(li)间的(de)合(he)并，后(hou)期主要是(shi)大(da)晶粒(li)间的合(he)并(bing)。晶体(ti)的(de)取(qu)向有(you){0001}晶面(mian)平(ping)行于(yu)压缩面(mian)择优的(de)趋势(shi)如下图 1 所(suo)示：1#的(de)晶粒(li)取(qu)向没(mei)有明显(xian)择(ze)优，2#主(zhu)要(yao)集(ji)中于{0001}和{2-1-10}，3#则(ze)更(geng)集(ji)中(zhong)于{0001}，表(biao)明烧(shao)结(jie)过(guo)程中(zhong)，在(zai)温(wen)度(du)场(chang)和(he)压(ya)力场的(de)作(zuo)用(yong)下，晶粒的(de)取向趋于择优，进一(yi)步(bu)统(tong)计(ji)分析该(gai)界面取向差，如(ru)图(tu) 2 所示(shi)，结果表(biao)明(ming)该类(lei)型晶界(jie)多为(wei)孪晶(jing)界[6]。
1.3. 烧(shao)结致(zhi)密(mi)化(hua)过(guo)程(cheng)
表(biao) 1 归纳(na)对(dui)比(bi)了无(wu)压(ya)烧(shao)结(jie)和(he)热(re)压烧结(jie)的特(te)征(zheng)，发现(xian)在高(gao)温(wen)和烧结(jie)驱(qu)动(dong)力的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)无压(ya)烧(shao)结(jie)时(shi)靶材(cai)烧(shao)结致(zhi)密(mi)化过程：即粉末(mo)接触(chu)、聚集、烧(shao)结颈(jing)形(xing)成(cheng)并长大、晶界(jie)形成(cheng)，晶界长大过(guo)程(cheng)；此(ci)外，晶(jing)界长大(da)带(dai)动(dong)气(qi)孔(kong)圆(yuan)化(hua)、收缩、闭(bi)合、扩(kuo)散排(pai)出，从而致(zhi)密(mi)度(du)化(hua)[12]。
热压烧(shao)结时(shi)根(gen)据典(dian)型热压理论(lun)，Ashby、果(guo)世(shi)驹(ju)等(deng)[10] [13] [14]，认(ren)为热压(ya)烧(shao)结(jie)过(guo)程由烧结前(qian)期(孔隙(xi)连通(tong)阶段)与(yu)烧结(jie)后(hou)期(孤(gu)立(li)孔洞阶(jie)段(duan))两个(ge)阶段(duan)组成(cheng)。
烧(shao)结(jie)密实化过(guo)程(cheng)的(de)主要(yao)影(ying)响(xiang)因(yin)素分(fen)析(xi)
1) 粉(fen)末的粒(li)径。细(xi)化粉(fen)末不(bu)但(dan)能(neng)提(ti)高粉(fen)末活性，促进冶(ye)金(jin)反应(ying)的(de)进行，而(er)且有(you)利于(yu)缩(suo)短(duan)传(chuan)输与扩散(san)行程(cheng)获(huo)得(de)高(gao)密度(du)靶(ba)材。
2) 烧结(jie)温度(du)。在(zai)蒸(zheng)气(qi)压(ya)比较(jiao)高的烧(shao)结(jie)体系中(zhong)，时(shi)常伴随(sui)蒸(zheng)发凝(ning)聚(ju)现象(xiang)，在(zai)一定(ding)范(fan)围(wei)，物(wu)质(zhi)的饱和(he)蒸气压(ya)的提高与(yu)烧结温度的升(sheng)高(gao)成(cheng)正(zheng)比(bi)，随(sui)温度的(de)升高蒸(zheng)发(fa)凝聚(ju)，不(bu)但(dan)能(neng)加速物(wu)质的(de)输(shu)运而(er)且(qie)有利(li)于(yu)靶材密实化(hua)。
3) 烧(shao)结(jie)压力(li)。采(cai)用常(chang)压烧(shao)结制(zhi)备(bei)的(de)靶(ba)材硬(ying)质涂(tu)层分散不(bu)均匀，且(qie)致(zhi)密性较差(cha)，氧化速率较快(kuai)；而(er)采用(yong)热(re)压(ya)烧结(jie)制备(bei)的靶材硬质(zhi)涂(tu)层具有高(gao)致(zhi)密(mi)度(du)、低孔隙(xi)率(lv)，晶粒(li)尺(chi)寸细(xi)小(xiao)且(qie)分(fen)布较(jiao)为(wei)均匀，显(xian)微硬度(du)、抗(kang)氧(yang)化(hua)性能(neng)明(ming)显提高[6]。
4) 烧结(jie)时(shi)间(jian)。烧(shao)结压力(li)的提高能有(you)效(xiao)提高致密度，同时(shi)靶(ba)材(cai)致(zhi)密(mi)化过(guo)程在烧结(jie)前(qian)期(qi)与烧(shao)结(jie)时(shi)间的延(yan)长(zhang)有(you)一定的线(xian)性关系(xi)。在(zai)对于某些(xie)特别(bie)的材料体(ti)系(xi)不(bu)提高(gao)烧结(jie)温度(du)的前(qian)提(ti)下，延(yan)长(zhang)烧(shao)结时(shi)间能有(you)效提(ti)高(gao)靶材致密(mi)度(du)[15]。
热(re)压(ya)烧结与(yu)无压烧结(jie)相(xiang)比，具有(you)抑(yi)制(zhi)晶粒(li)长(zhang)大(da)，致(zhi)密化时间(jian)短(duan)等(deng)特(te)点(dian)。在(zai)粉末收(shou)缩阶(jie)段(duan)，形成致密的(de)烧(shao)结(jie)颈是(shi)极(ji)其(qi)关(guan)键(jian)的(de)阶(jie)段(duan)，可改变(bian)颗(ke)粒间表面(mian)的接触(chu)面(mian)积(ji)，从点接触变(bian)成面(mian)接(jie)触(chu)，有(you)效并(bing)促(cu)进孔隙(xi)的缩(suo)小(xiao)与物(wu)质(zhi)的扩散(san)。
同(tong)时(shi)，温度(du)的升高(gao)，蒸发凝(ning)聚(ju)度(du)提(ti)高，产生(sheng)压(ya)力(li)促进粉末(mo)接(jie)触面压力(li)增(zeng)大(da)，引(yin)起粉末(mo)变形，再(zai)次提高(gao)粉末(mo)接(jie)触面(mian)积(ji)，促(cu)进(jin)物质(zhi)输(shu)运(yun)过程的(de)进(jin)行。在分析(xi)压(ya)力(li)的作(zuo)用力(li)时，发(fa)现(xian)：张力引起的附加(jia)压力远(yuan)小于外加(jia)烧结(jie)压(ya)力(li)引(yin)起(qi)的有(you)效(xiao)压(ya)力，因此外(wai)加烧结压(ya)力(li)可(ke)以明(ming)显(xian)促(cu)进(jin)靶材(cai)烧(shao)结(jie)密实(shi)化(hua)提(ti)高。
1.4. 提高(gao)压力可提高(gao)致(zhi)密烧(shao)结速度
通(tong)过(guo)钼(mu)靶材烧(shao)结过程影(ying)响因素(su)分(fen)析(xi)及烧结机理研(yan)究(jiu)，结果表(biao)明(ming)，400 MPa 压力压制板坯(pi)比(bi) 100 MPa、200 MPa 和 300 MPa 的烧(shao)结致密化速度快(kuai)，为了降(jiang)低(di)烧结(jie)温(wen)度(du)并(bing)获得细(xi)晶(jing)粒，可(ke)采(cai)用高压(ya)压(ya)制低(di)温(wen)烧(shao)结的方式 100 MPa 压(ya)制板坯(pi)可(ke)采(cai)用(yong) 3 K/min 的烧(shao)结升(sheng)温速度，而(er) 400 MPa 压制(zhi)板坯(pi)可采用(yong) 1 K/min 的烧结(jie)升(sheng)温速(su)度(du)。通(tong)过不同(tong)开坯方(fang)式(shi)对(dui)钼(mu)靶(ba)材组织(zhi)结(jie)构(gou)影(ying)响(xiang)研究(jiu)，结果表(biao)明，锻造 + 轧(ya)制(zhi)开(kai)坯(pi)制备钼靶组(zu)织较(jiao)轧(ya)制(zhi)开(kai)坯的均(jun)匀(yun)细(xi)小(xiao)；锻造 + 轧(ya)制开坯(pi)制备(bei)钼靶织(zhi)构(gou)主(zhu)要有(you)：{100}<011>旋转立方织构(gou)及{111}<112>、{111}<110>面(mian)织构。钼(mu)靶材组织(zhi)对(dui)溅射薄膜(mo)的(de)影(ying)响研究表(biao)明，变(bian)形(xing)量 80%的钼(mu)靶(ba)材溅(jian)射(she)薄(bao)膜(mo)晶(jing)化(hua)程度及方阻(zu)优于其(qi)它变(bian)形(xing)量靶材(cai)溅射薄膜(mo)；变形量(liang) 80%，退火(huo)温度为(wei) 1373 K 和 1473 K 时，钼靶材(cai)溅(jian)射薄膜粗(cu)糙度均(jun)小(xiao)于(yu) 21 nm，厚(hou)度(du)均(jun)匀性(xing)较好；钼靶(ba)晶粒尺(chi)寸(cun)小于(yu) 50 μm，靶(ba)材(cai)溅(jian)射(she)速(su)率(lv)快(kuai)而均匀(yun)，溅(jian)射(she)薄膜(mo)方阻(zu)偏差小于 10%；钼靶(ba)材(cai)溅(jian)射薄(bao)膜(mo)的(de)择优(you)取(qu)向均(jun)为(110)取向(xiang)。
2. 烧(shao)结(jie)温(wen)度(du)对靶(ba)材(cai)的(de)影响
靶材(cai)在烧结(jie)过(guo)程中(zhong)发现(xian)：随着(zhe)温(wen)度的(de)上升胚(pei)料密(mi)度(du)通(tong)常在(zai)前(qian)期(低温(wen)段)出(chu)现快(kuai)速增长，颗粒间(jian)塑(su)性(xing)变性(xing)与(yu)流(liu)动(dong)性(xing)快速(su)增大(da)现象。随(sui)着温度(du)进一步(bu)上(shang)升(sheng)，密(mi)度增长缓慢，但当(dang)温(wen)度(du)再(zai)次上(shang)升(sheng)时，靶材密度(du)反而有下降(jiang)趋(qu)势(shi)。
刘(liu)仁智等(deng)[16]在(zai) TFT-LCD 纯钼(mu)靶(ba)材(cai)制(zhi)备(bei)及(ji)溅(jian)射性能研(yan)究(jiu)时发(fa)现(xian)，烧结密度(du)快(kuai)速(su)上(shang)升，坯(pi)料收(shou)缩(suo)率迅速(su)增(zeng)大；1773 K~2073 K 烧结(jie)密(mi)度缓慢(man)增加(jia)，坯(pi)料(liao)收(shou)缩率(lv)逐渐降(jiang)低，2073 K~2173 K 烧(shao)结(jie)密(mi)度(du)达到最(zui)大值(zhi)，烧结收缩(suo)率(lv)又(you)迅(xun)速(su)增大(da)。曹子(zi)宇[17]在(zai) Ag-B 靶材制(zhi)备及(ji)致密化过程(cheng)研究时发(fa)现(xian)：如(ru)图(tu) 2 所示，烧(shao)结(jie)温(wen)度(du)从 450℃升高(gao)至(zhi) 550℃，Ag-B 靶(ba)材(cai)的相对密(mi)度(du)从 81.82%迅速(su)提至(zhi) 91.25%，这一阶段致(zhi)密化速(su)率(lv)较(jiao)快。温(wen)度(du)从 550℃升高(gao) 750℃致(zhi)密(mi)度(du)达(da)到 95.32%，随(sui)着温度(du)升高，银(yin)的(de)流(liu)动(dong)性增大，Ag-B 两(liang)相(xiang)之间(jian)润湿(shi)性(xing)有所改(gai)善，物质迁移(yi)速(su)率(lv)加快，靶(ba)材(cai)致密(mi)化(hua)过程逐步深(shen)入(ru)，相对(dui)密度(du)不(bu)断増(zeng)大。烧结(jie)温度从 750℃上(shang)升(sheng)至(zhi) 800℃靶(ba)材相(xiang)对密度从(cong) 95.32%下(xia)降到(dao) 89.21%，750℃后(hou) Ag-B 靶材(cai)出现(xian)反致密(mi)化(hua)现象(xiang)随着烧(shao)结温(wen)度升(sheng)高，靶材的(de)开孔孔(kong)隙(xi)率逐渐(jian)降(jiang)低(di)，在(zai) 800℃达(da)到(dao)最(zui)低值 1.08%。烧结(jie)温(wen)度从 450℃升(sheng)高至(zhi) 650℃，闭孔孔(kong)隙率(lv)从 7.3%下降到 2.03%，750℃后(hou)闭孔气孔率上升(sheng)，在 800℃上升(sheng)至 9.75%。
杨(yang)硕(shuo)[18]在(zai)原始(shi)粉对 ITO 靶材微(wei)观(guan)结(jie)构(gou)的(de)影响(xiang)时发(fa)现(xian)，在(zai) 1550℃、0.6 氧气(qi)氛(fen)烧(shao)结(jie)时靶材的断(duan)口金(jin)相两种坯(pi)体(ti)在(zai) 1550℃、0.6 氧气氛(fen)烧(shao)结(jie)时靶材(cai)的断(duan)口金相腐蚀后的(de) SEM 形貌(mao)可知(zhi)，湿(shi)法粉(fen)靶材(cai)和气化粉靶(ba)材的(de)晶粒尺寸(cun)基(ji)本相(xiang)当，平(ping)均(jun)在(zai) 5~8 μm；二者晶内(nei)小微(wei)粒形貌(mao)和尺(chi)寸。在 1530℃、0.6 MPa 氧气(qi)氛烧(shao)结时，湿法粉靶材和(he)气(qi)化粉(fen)靶材(cai)的(de)晶(jing)粒(li)尺寸基本相(xiang)当(dang)，平(ping)均在(zai) 3~7 μm，大晶(jing)粒(li)很少(shao)；二者晶内(nei)小微(wei)粒(li)形貌和尺(chi)寸差(cha)异仍(reng)比(bi)较明(ming)显(xian)：气化(hua)粉(fen)晶(jing)内(nei)单(dan)独(du)的小(xiao)微(wei)粒(40~70 nm)尺(chi)寸(cun)仍较湿法(fa)(60~90 nm)小，小微(wei)粒聚集(ji)程(cheng)度(du)仍(reng)高(gao)于湿(shi)法(fa)粉，且(qie)有(you)抱(bao)团(tuan)合并的趋势，这可能(neng)是(shi)由(you)于(yu)湿(shi)法粉烧结(jie)活性较(jiao)高，在(zai) 1530℃烧结时(shi)，晶(jing)内第二(er)相小微(wei)粒(li)较早(zao)进入(ru)合并状态(tai)，演(yan)变(bian)为尺(chi)寸(cun)较(jiao)大(da)的相对(dui)独(du)立(li)的小粒。在 1550℃、常压(ya)氧气(qi)氛烧(shao)结时，湿法(fa)粉靶(ba)材和(he)气(qi)化(hua)粉靶(ba)材的晶(jing)粒尺寸基本相(xiang)当，平均在 5~8 μm，存(cun)在个别较大晶(jing)粒；湿(shi)法粉靶(ba)材(cai)已致(zhi)密，而(er)气(qi)化(hua)粉(fen)靶材(cai)未(wei)完(wan)全(quan)致(zhi)密(mi)化，存在(zai) 1~3 μm 的(de)微(wei)孔(kong)；二者(zhe)晶内(nei)小(xiao)微(wei)粒(li)形(xing)貌(mao)和尺(chi)寸(cun)差(cha)异仍比较明显：这(zhe)进(jin)一步证(zheng)明湿(shi)法(fa)粉的烧(shao)结(jie)活性较(jiao)高，同时(shi)可(ke)能(neng)说(shuo)明湿法(fa)粉(fen)更(geng)有(you)利于(yu)用(yong)常(chang)压(ya)烧(shao)结(jie)制备 ITO 靶材。如下图说明湿法(fa)粉(fen)烧结活(huo)性更高(gao)，在(zai)较低的(de)烧(shao)结(jie)条(tiao)件(常(chang)压(ya))可得到更高密度的靶材(cai)。
王书明(ming)[5]在高(gao)纯(chun)钌(liao)靶(ba)烧(shao)结过程微(wei)结构和(he)烧结机制研究中(zhong)发(fa)现：热压烧结中伴随(sui)着(zhe)晶(jing)界的迁移(yi)，并(bing)趋于平(ping)直(zhi)圆滑(hua)，同时晶(jing)粒(li)逐(zhu)渐长大(da)。从 1000℃~1300℃初(chu)期(qi)主(zhu)要(yao)是大(da)晶(jing)粒吞并(bing)小晶粒以及(ji)小(xiao)晶粒(li)间(jian)的合(he)并(bing)，后(hou)期主要是大(da)晶粒间的(de)合(he)并(bing)。晶体的(de)取(qu)向有(you){0001}晶面平(ping)行于压(ya)缩(suo)面(mian)择优(you)的趋势(shi)。杨(yang)硕[19]在气化(hua)粉与(yu)湿(shi)法粉(fen)制(zhi)备(bei) ITO 靶(ba)材(cai)过程(cheng)及性(xing)能(neng)对比研究(jiu)时发现(xian)：如(ru)表 2 所(suo)示(shi)，在 0.6 MPa 氧气氛(fen)、1560℃保温(wen) 20 h 条件下(xia)，湿(shi)法粉(fen)和(he)气化粉(fen)靶(ba)材(cai)密(mi)度均较(jiao)高(gao)，相(xiang)对(dui)密(mi)度达到(dao)或(huo)超(chao)过(guo) 99.80%，前(qian)者密度略(lve)高，且(qie)靶(ba)材晶(jing)粒(li)尺(chi)寸略大于后者(zhe)的(de)，二(er)者的电(dian)阻(zu)率(lv)一致；在 0.6 MPa 氧(yang)气(qi)氛(fen)、1510℃保温 20 h 条(tiao)件(jian)下(xia)烧(shao)结，湿(shi)法(fa)粉(fen)靶材密度远高(gao)于气化(hua)粉(fen)的，在湿法粉(fen)坯体密度(du)低(di)于(yu)气(qi)化粉(fen)坯体的情况(kuang)下，常压(ya)氧(yang)气(qi)氛、550℃保温(wen) 10 h 条件下烧(shao)结(jie)，湿法粉靶材密度仍高(gao)于(yu)气(qi)化(hua)粉的，电(dian)阻(zu)率(lv)低(di)于(yu)气化(hua)粉靶(ba)材的(de)。晶粒尺(chi)寸(cun)均(jun)为 5~8 μm。在(zai) 0.6 MPa 氧(yang)气(qi)氛(fen)、1560℃保(bao)温 20 h 条件(jian)下(xia)，湿法粉和气(qi)化粉(fen)靶材(cai)二(er)者电(dian)阻率一(yi)致(zhi)；相比(bi)靶(ba)材(cai)试(shi)样表(biao)面(mian)情(qing)况，1540℃烧(shao)结的(de)靶材试(shi)样表(biao)面光(guang)滑，而(er) 1575℃试样(yang)出(chu)现(xian)裂纹处的(de)结(jie)瘤(liu)，且(qie)局(ju)部(bu)发生(sheng)开(kai)裂(lie)，其(qi)原(yuan)因有：随温(wen)度的升高，晶(jing)内(nei)的(de)第(di)二(er)相增加(jia)，从而晶(jing)粒(li)尺(chi)寸有(you)增大(da)，同(tong)时(shi)出(chu)现(xian)晶(jing)粒(li)异常(chang)长(zhang)大(da)情况，该晶(jing)粒(li)会降低靶材(cai)强(qiang)度(du)，易于(yu)形(xing)成(cheng)缺(que)陷。进(jin)一(yi)步(bu)探讨(tao)温度(du)对晶(jing)粒(li)影响(xiang)情况(kuang)时(shi)发(fa)现(xian)：950℃烧结(jie)开(kai)始(shi)进(jin)行(xing)，晶(jing)粒急(ji)剧长大，晶粒(li)与(yu)晶粒之间空(kong)隙(xi)变(bian)小(xiao)、气孔减(jian)少，相(xiang)对密(mi)度急(ji)剧(ju)变(bian)大；随着烧结(jie)温度(du)的(de)继(ji)续(xu)上(shang)升(sheng)，靶材晶粒(li)长(zhang)大(da)趋势(shi)变(bian)缓(huan)，氧(yang)空位(wei)浓(nong)度增加、脱氧(yang)加快(kuai)，靶材(cai)内(nei)部气孔(kong)出现(xian)，刘(liu)永(yong)[20]开(kai)展(zhan)了(le)硼掺(can)杂锌(xin)锡(xi)氧(yang)化(hua)物(wu)靶材(cai)的(de)制(zhi)备(bei)、组织及(ji)性能研究，发现 B2O3 在(zai)锌锡氧化物(wu)陶(tao)瓷(ci)靶材中(zhong)的(de)存在状(zhuang)态与(yu)加热(re)/烧(shao)结温(wen)度紧密(mi)相关。1000℃和(he) 1250℃烧(shao)结(jie)后，B2O3 与 ZnO 反(fan)应生成 Zn5B4O11 中间相，也会部分固溶于(yu)基(ji)体(ti)相中(zhong)。在 1250℃烧(shao)结时(shi)，3.0wt% B2O3 掺(can)杂(za)的锌(xin)锡(xi)氧化(hua)物(wu)陶(tao)瓷靶(ba)材晶(jing)粒细(xi)小(xiao)，相对(dui)密(mi)度也最高(gao)。
董磊[21]在 Li4Ti5O12 陶瓷靶材(cai)的烧(shao)结(jie)制(zhi)备及(ji)性(xing)能(neng)研究断(duan)面(mian)形(xing)貌图如图(tu) 3 所示，导致靶(ba)材(cai)性能(neng)下降(jiang)的(de)直(zhi)接(jie)原因(yin)主(zhu)要(yao)有(you)：致(zhi)密(mi)度(du)影(ying)响了陶瓷(ci)靶材(cai)的力学(xue)性(xing)能(neng)，随温(wen)度(du)上(shang)升陶瓷(ci)中出(chu)现(xian)第(di)二(er)相(xiang)的析出现象(xiang)，孔(kong)隙(xi)率(lv)有微(wei)量(liang)增大，空(kong)隙(xi)数(shu)量(liang)明显(xian)增多。同(tong)时温(wen)度(du)过(guo)烧(shao)也会导(dao)致孔(kong)隙率(lv)增(zeng)大，力(li)学性能下(xia)降。
彭(peng)能[22]研究了在(zai)烧结(jie)温(wen)度(du)对(dui) Nb2O5-x 靶材(cai)性能的(de)影(ying)响，发(fa)现随(sui)着烧(shao)结温(wen)度(du)升(sheng)高(gao)，靶材结(jie)构(gou)发生(sheng)相变(bian)由(you) Nb2O5 向 NbO2 转变(bian)，随(sui)着(zhe)温(wen)度(du)升(sheng)高，靶(ba)材中的(de)氧原(yuan)子不断(duan)逸出，晶(jing)格(ge)中产(chan)生的(de)氧(yang)空位(wei)随(sui)之(zhi)增(zeng)加；同时颗粒(li)间的(de)空(kong)隙不断(duan)变小，靶(ba)材(cai)的(de)；当烧(shao)结温度为 1200℃时电(dian)阻率下降，密度(du)不断提高(gao)这种趋(qu)势在(zai)达到峰值(zhi)，此时靶材的(de)相结构由(you) Nb2O5 和 NbO2 两(liang)相(xiang)组(zu)成。当烧结温(wen)度(du)继续升(sheng)高，靶材(cai)相(xiang)结构继续(xu)向(xiang) NbO2 转(zhuan)变(bian)，从而使(shi)靶材(cai)中的氧空位随之(zhi)减少(shao)。
叶林龙[23]研究(jiu)了在(zai)烧结(jie)温度(du)对(dui) GZO 陶瓷靶(ba)材无(wu)压(ya)烧结致密(mi)化(hua)的(de)影(ying)响，发(fa)现(xian)随着(zhe)烧结(jie)温(wen)度(du)提升(sheng)到1400℃同时 Ga 掺入(ru) ZnO 晶格(ge)的量增多，形成的(de)自(zi)由载流子增多，试(shi)样电阻率达(da)到最低值 4.3 × 10−2 Ω∙cm。
当(dang)烧(shao)结温度提(ti)高(gao)到(dao) 1500℃时(shi)，过(guo)高(gao)的温(wen)度使 Zn 元(yuan)素(su)挥发，试样(yang)中的(de)气(qi)孔(kong)变大(da)，试样出(chu)现反(fan)致(zhi)密化现象(xiang)，试(shi)样(yang)相对(dui)密度(du)下(xia)降(jiang)到(dao) 84.42% TD，同时(shi)，气(qi)孔(kong)变(bian)大导致电(dian)子传(chuan)输通(tong)道截面变(bian)小，晶(jing)界(jie)散(san)射效(xiao)应(ying)加(jia)强，试样(yang)电(dian)阻(zu)率(lv)增(zeng)大(da)到(dao) 49.9 × 10−2 Ω∙cm。宋(song)二(er)龙(long)[24]热压(ya)烧结靶材制(zhi)备氧(yang)化(hua)铟(yin)锌薄(bao)膜晶(jing)体管(guan) IZO 靶(ba)材宏(hong)观(guan)的致密(mi)化(hua)过程对应(ying)着微观(guan)结构的(de)变(bian)化(hua)，烧(shao)结(jie)温(wen)度(du)为(wei) 850℃时(shi)，靶材(cai)内部不(bu)呈(cheng)现(xian)颗(ke)粒状而(er)是(shi)存在大(da)量(liang)尺寸均(jun)匀、粒(li)径较(jiao)小的(de)晶粒(经(jing)过(guo)孔洞连通、气孔(kong)闭合(he)、圆化(hua)和收(shou)缩阶(jie)段(duan))，是(shi)典型(xing)的烧(shao)结(jie)致(zhi)密化过程(cheng)。烧结温(wen)度(du)升(sheng)高(gao)到 900℃，靶(ba)材(cai)晶粒稍(shao)长(zhang)大。却出(chu)现闭(bi)合(he)孔(kong)的(de)长(zhang)大、粗(cu)化(hua)和(he)连(lian)通等(deng)“逆生长”现象(xiang)，进(jin)而影响(xiang)到靶材的(de)致密度，这与(yu)寻常报道(dao)的(de)相对(dui)密度先增大(da)后(hou)减(jian)小(xiao)有所(suo)不(bu)同。烧结过(guo)程(cheng)靶(ba)材(cai)内部有(you)两种(zhong)趋势(shi)：一(yi)是靶(ba)材(cai)的烧(shao)结致(zhi)密化，即粉末(mo)颗(ke)粒(li)聚(ju)集(ji)、晶粒尺(chi)寸(cun)长大(da)、闭合孔缩(suo)小(xiao)、空(kong)位(wei)向表面扩散(san)；二是(shi)粉(fen)末的挥发(fa)(尤其(qi)是In2O3)，破(po)坏(huai)靶(ba)材(cai)的烧(shao)结致(zhi)密(mi)化(hua)。
朱(zhu)佐(zuo)祥(xiang)[25]研(yan)究(jiu)掺杂 ZnO 陶瓷(ci)靶(ba)材(cai)的制(zhi)备(bei)及其性(xing)能(neng)，其(qi)烧结温(wen)度对(dui) TZO 靶材(cai)收缩(suo)比(bi)的影(ying)响(xiang)如图(tu) 4 所示：当烧结(jie)温度(du)达到(dao) 1350℃时，一方面出现第二(er)相(xiang) Zn2TiO4 过(guo)量(liang)，由(you)于基(ji)体与第(di)二(er)相(xiang)的(de)膨胀(zhang)系数的差异化，此(ci)外第二相加速晶界(jie)的(de)快速(su)移(yi)动(dong)，而(er)导(dao)致靶材致密度(du)急剧(ju)下降，显微硬(ying)度(du)出现(xian)下(xia)降(jiang)的(de)趋(qu)势(shi)，这与乔(qiao)微(wei)对 W-Ti 掺(can)杂 ZnO 烧(shao)结(jie)性(xing)能的(de)报(bao)道结果(guo)是(shi)相(xiang)一(yi)致的(de)当烧(shao)结(jie)温(wen)度过(guo)高，靶材(cai)表(biao)面(mian)基体(ti)成(cheng)分挥发(fa)，在靶(ba)材内部(bu)与(yu)表面(mian)之间存在(zai)一个(ge)原子(zi)浓度梯度(du)加速(su)内部(bu) Zn、O 原子(zi)向表面扩(kuo)散(san)的(de)驱动力(li)，在靶(ba)材(cai)内部(bu)留下气孔(kong)，而(er)使致(zhi)密度随温(wen)度(du)升(sheng)高(gao)而(er)出现下(xia)降(jiang)的(de)趋势。当烧(shao)结(jie)温度达(da)到(dao) 1350℃时，靶材内部的孔(kong)隙率及气(qi)孔(kong)半(ban)径(jing)反而出(chu)现上(shang)升(sheng)的(de)趋势(shi)，可能(neng)原因(yin)为：当温(wen)度升高(gao)更(geng)容易形(xing)成第二(er)相(xiang) Zn2TiO。
烧(shao)结(jie)温度与 TAZO 靶材(cai)的致(zhi)密度(du)息息(xi)相关，如(ru)图 5 所示(shi)，温度过高(gao)、过低(di)对 TAZO 靶(ba)材的(de)致密化都(dou)是不(bu)利(li)的(de)。其(qi)原因(yin)可(ke)能(neng)为(wei)温(wen)度升高(gao)，活化晶粒促进固相(xiang)传质，从(cong)而有利于(yu) TAZO 陶(tao)瓷(ci)靶(ba)材(cai)的致密(mi)化(hua)，但(dan)温(wen)度(du)过高(gao)，可(ke)能出(chu)现局部(bu)过烧的(de)情况，导致(zhi)晶(jing)粒生长(zhang)异常而出现致密(mi)度下(xia)降(jiang)的(de)趋(qu)势。TAZO 靶(ba)材(cai) XRD 图(tu)谱(pu)中，并(bing)无(wu)其(qi)他(ta)杂峰(feng)出现(xian)，其(qi)可(ke)能(neng)原因是：Ti4+、Al3+离子(zi)可(ke)能以(yi)替(ti)位的形式进入(ru)到(dao) ZnO 的(de)晶(jing)格(ge)中。朱(zhu)佐祥[26]烧(shao)结(jie)温度对(dui) Nb2O5 掺(can)杂 TiO2 靶材性(xing)能的(de)影响随着烧结(jie)温(wen)度(du)的(de)上(shang)升(sheng)，会(hui)出(chu)现(xian)收(shou)缩(suo)比(bi)与致密(mi)度(du)反(fan)而下降趋(qu)势(shi)。其原(yuan)因主要(yao)为：温(wen)度(du)升(sheng)高(gao)小晶(jing)粒吸附于(yu)大(da)晶(jing)粒(li)长(zhang)大，在晶(jing)粒(li)重(zhong)排(pai)过(guo)程中，前(qian)期颗(ke)粒间的(de)气孔逐(zhu)渐(jian)减小，致(zhi)密化程(cheng)度增(zeng)加，但随着温度(du)上(shang)升(sheng)过(guo)程(cheng)中(zhong)，由氧空位(wei)浓度(du)增加(jia)所引起的孔(kong)径与气孔率(lv)变(bian)大，导致小(xiao)孔接成(cheng)大孔(kong)，当超(chao)过(guo)临(lin)界温度(du)时(shi)晶(jing)粒(li)生(sheng)长(zhang)过(guo)快(kuai)，无法排出(chu)与填补(bu)大气(qi)孔(kong)，从(cong)而致密度下降(jiang)、收缩(suo)比变(bian)小，电阻率急剧(ju)下(xia)降(jiang)。随着温度继(ji)续上(shang)升，电阻率在 1150℃达(da)到最(zui)值 3.420 Ω∙cm 后略微(wei)上升，但(dan)总(zong)体(ti)趋(qu)于(yu)平稳。可(ke)能的原因为：随着(zhe)烧(shao)结(jie)温(wen)度的升(sheng)高，一方面增(zeng)加(jia)了(le)原(yuan)子(zi)的扩散(san)动(dong)力，固溶(rong)更(geng)加(jia)完全，由于五价铌(ni)取(qu)代(dai)四(si)价(jia)钛而提供一(yi)个电(dian)子使(shi)得电阻率(lv)下降(jiang)；另一方(fang)面由(you)于(yu)温(wen)度(du)升高(gao) Ti-O 断裂，TiO2 中(zhong)的氧(yang)原(yuan)子脱(tuo)离，而(er)使得(de) Ti 原(yuan)子作(zuo)为(wei)一个(ge)施主而(er)提(ti)供 4 个自由(you)电子而(er)使(shi)得(de)靶材(cai)的电阻(zu)率(lv)出(chu)现(xian)下降的趋(qu)势[26]。谭(tan)志(zhi)龙(long)[27]放(fang)电等离子体(ti)烧(shao)结 Cu(In0.7Ga0.3)Se2 四元合金(jin)靶材的结(jie)构和导(dao)电性，图 6 为(wei)不同 SPS 烧结温(wen)度(du)下制备的 CIGS 靶材的(de)致(zhi)密(mi)度和(he)电阻率(lv)曲线。图(tu)中，a 为(wei)电阻(zu)率(lv)曲(qu)线(xian)，b 为(wei)致密(mi)度(du)曲线。由图(tu)可知(zhi)，靶材(cai)的(de)致(zhi)密度(du)随(sui)烧结温度的(de)升(sheng)高(gao)而(er)增(zeng)大。烧(shao)结温度(du)升(sheng)高(gao)，粉体(ti)塑(su)性变形增大，分(fen)子(zi)的(de)运动(dong)加剧，粉(fen)体(ti)内部的(de)残(can)余(yu)气体就容易(yi)扩(kuo)散出来。因(yin)为(wei)烧(shao)结(jie)环(huan)境(jing)为(wei)真(zhen)空，气(qi)体受(shou)热(re)膨胀(zhang)，粉(fen)体(ti)受压受(shou)热(re)收(shou)缩(suo)，烧结体的(de)致(zhi)密度(du)得(de)到(dao)提(ti)高。因此(ci)温(wen)度越(yue)高，致密(mi)度越高(gao)。电阻率(lv)都随烧(shao)结(jie)温度的(de)升高而(er)增大。400℃烧结(jie)时(shi)的(de)靶材(cai)电(dian)阻率为 113.9 Ω∙cm，500℃时(shi)为 35.8 Ω∙cm，之(zhi)后电(dian)阻率随(sui)温度(du)的(de)上(shang)升(sheng)而变(bian)大(da)，到 850℃烧结时(shi)，电阻率(lv)达(da)到(dao) 1526.4 Ω∙cm。电阻率(lv)主要(yao)受物(wu)相(xiang)组成、晶(jing)粒大小(xiao)、晶体(ti)结(jie)构畸变与缺陷(xian)的(de)影响。
黄(huang)耀芹(qin)[28]液相(xiang)辅助热(re)压(ya)烧(shao)结制(zhi)备(bei) Cu(In,Ga)Se2 靶材(cai)的(de)研(yan)究(jiu)当样品(pin)快(kuai)速(su)升温(wen)并超过 CuSe 熔点后(hou)，CuSe 的(de)粘度(du)迅速(su)下降(jiang)，传质速(su)度得到显著的(de)提(ti)升；同时(shi)，液相(xiang)的(de)出(chu)现也会加(jia)快周围(wei)的(de) CuIn0.7Ga0.3Se2 晶(jing)粒(li)的生(sheng)长(zhang)速度，由(you)于(yu)传(chuan)质过程(cheng)相(xiang)对(dui)较充(chong)分(fen)，晶(jing)体(ti)发(fa)育(yu)较完(wan)整(zheng)。
由于烧(shao)结(jie)温(wen)度过高(gao)，烧结靶(ba)体(ti)出(chu)现了第二(er)相(xiang)，体(ti)积电阻(zu)率(lv)明(ming)显(xian)增(zeng)高(gao)，出现过(guo)烧(shao)结(jie)现(xian)象，晶界(jie)重新生成，产生晶(jing)间(jian)孔(kong)隙(xi)。当(dang)烧(shao)结(jie)温度达到(dao) 1300℃时(shi)，晶粒之间完(wan)全(quan)融(rong)合(he)，出现了二次(ci)再(zai)结(jie)晶，并(bing)呈现不(bu)规(gui)则形状(zhuang)。
孙(sun)文燕[29]常(chang)压(ya)烧结(jie)法制(zhi)备 ZnO 陶瓷(ci)靶材(cai)，如(ru)图(tu) 7 所(suo)示，随(sui)烧结温(wen)度(du)升(sheng)高，靶材电(dian)阻(zu)率(lv)先迅速(su)降(jiang)低(di)后变(bian)化缓慢(man)。这是(shi)因为随烧结温度升高(gao)，靶(ba)材相对密度增(zeng)加，坯体内部气孔(kong)数量(liang)减(jian)少(shao)，对自(zi)由(you)电子的(de)散(san)射几率减(jian)小，导致电(dian)阻率(lv)降低(di)。烧(shao)结(jie)温(wen)度继(ji)续升高(gao)，晶粒(li)长(zhang)大(da)，晶(jing)界(jie)减少(shao)，减(jian)弱(ruo)其(qi)对自(zi)由载(zai)流(liu)子(zi)的散射(she)，同时晶体(ti)内点(dian)缺(que)陷(xian)受热激(ji)发，导(dao)致填(tian)隙(xi) Zn 原(yuan)子(zi)浓度或 O 原(yuan)子(zi)缺位(wei)浓(nong)度(Vo)变(bian)大(da)，导致(zhi)靶(ba)材(cai)电(dian)阻(zu)率继续(xu)降(jiang)低(di)。而(er)当(dang)烧(shao)结温度(du)高于 1300℃后(hou)，可能有部分(fen) Zn 挥发(fa)导(dao)致在靶(ba)材(cai)内(nei)产生锌空(kong)位，从而导(dao)致(zhi)靶材(cai)的(de)电阻(zu)率(lv)继续(xu)小幅度(du)下降(jiang)。
梅晓(xiao)平[30] GaxZn1-xO 陶瓷(ci)烧结(jie)及其物性(xing)研(yan)究发现，陶(tao)瓷(ci)的密(mi)度随(sui)烧(shao)结(jie)温度(du)的(de)升(sheng)高(gao)呈现(xian)先增加(jia)后(hou)减小的趋势(shi)，当烧结温(wen)度(du)为 1375℃时(shi)，陶瓷拥(yong)有(you)最大(da)致密度(du) 5.42 g/cm3。在 1225℃~375℃温(wen)度(du)范(fan)围中，试(shi)样(yang)没(mei)有(you)完(wan)全致(zhi)密(mi)，冶金反(fan)应不完全。同(tong)时，粉(fen)末内(nei)部(bu)缺(que)陷随湿磨时(shi)间(jian)的(de)增(zeng)长，颗粒表(biao)面原子活(huo)性很(hen)高(gao)，扩散(san)速(su)度随温度(du)成(cheng)正比(bi)，有利(li)于致(zhi)密(mi)化(hua)。在(zai)固(gu)相烧(shao)结(jie)温度下(xia)，晶粒生(sheng)长(zhang)和(he)固熔(rong)。但(dan)是(shi)过高(gao)的烧结(jie)温(wen)度会(hui)导(dao)致(zhi)晶粒异(yi)常长(zhang)大。破坏组织均(jun)匀(yun)性，影响陶瓷的(de)质量(liang)。另外(wai)，超(chao)过(guo)临界(jie)温(wen)度(du)，存(cun)在氧(yang)化锌挥发现(xian)象(xiang)，伴(ban)随气孔出(chu)现(xian)致(zhi)密性下降。但温(wen)度继续提(ti)高，会加强晶粒间反应及固熔(rong)。一(yi)方(fang)面，由(you)于(yu)晶粒(li)的(de)长(zhang)大(da)使(shi)陶瓷的(de)致密性(xing)增(zeng)加(jia)了，减(jian)少(shao)了(le)孔(kong)洞的(de)数量。另(ling)一(yi)方(fang)面，晶(jing)粒(li)尺(chi)寸的(de)增(zeng)大(da)，减(jian)小(xiao)了(le)晶粒的(de)数量，从(cong)而(er)减小了(le)晶界(jie)的数(shu)量(liang)，减(jian)少(shao)了(le)自由电子(zi)晶(jing)界散射(she)。两方(fang)面(mian)的变(bian)化(hua)，共(gong)同(tong)导(dao)致载流(liu)子速(su)率(lv)增(zeng)加。另(ling)外，适(shi)当(dang)的提(ti)高(gao)烧(shao)结(jie)温(wen)度可(ke)以激发更多的杂质(zhi)电(dian)离，从(cong)而增(zeng)加自由(you)电(dian)子数目(mu)，从而(er)进(jin)一(yi)步(bu)提高导(dao)电(dian)性(xing)能(neng)。但是(shi)，过(guo)高(gao)的烧结温度不(bu)仅(jin)会(hui)增(zeng)加氧(yang)化(hua)锌(xin)的挥发，而且会(hui)使杂相的(de)数(shu)量增加，从而(er)破坏陶瓷(ci)的结(jie)构(gou)而使其(qi)电(dian)学(xue)性能(neng)下降(jiang)。
丁(ding)照(zhao)崇(chong)[31]真空(kong)热压烧结(jie)对高纯(chun) W-Si 合金靶材(cai)性能(neng)影响(xiang)发现如(ru)图(tu) 8 所(suo)示：当温(wen)度升高到 1400℃时，密度(du)急剧增(zeng)加(jia)，达到 110%。这是因(yin)为 W-Si 合(he)金靶(ba)材(cai)由 WSi2 和(he) Si 两相(xiang)组(zu)成(cheng)，当烧结温度(du)达到 1400℃时(shi)，已(yi)接(jie)近(jin) Si 的(de)熔点(dian) 1414℃，未(wei)形成(cheng) WSi2 相的那(na)部分游离(li)单质 Si 以(yi)近似(shi)熔融(rong)状态(tai)存在，在(zai)热(re)压压力 20 MPa作用下(xia)极易从(cong)靶(ba)材中(zhong)挤出或(huo)挥(hui)发(fa)掉，致使 W-Si 合金(jin)中(zhong) Si 含(han)量(liang)降(jiang)低，因(yin)而(er)致使实(shi)测(ce)靶材密度(du)远(yuan)高(gao)于理(li)论(lun)计(ji)算(suan)密(mi)度(du)。烧(shao)结温(wen)度达到(dao) 1380℃，晶粒长(zhang)大形成(cheng)等(deng)轴晶(jing)粒(li)。当(dang)烧结(jie)温(wen)度(du)升(sheng)至(zhi) 1400℃，晶粒(li)快速生长(zhang)，晶粒尺(chi)寸超(chao)过(guo) 50 μm。此(ci)外，烧结温(wen)度过高(gao)(1400℃以(yi)上)，除了(le)晶(jing)粒(li)快(kuai)速(su)长大外，合金靶材中(zhong)的单(dan)质 Si 也(ye)很(hen)容易挤出(chu)或挥发掉(diao)，烧(shao)结的靶(ba)材酥(su)脆(cui)，极易(yi)产生(sheng)微裂(lie)纹(wen)甚至碎裂。
3. 烧结(jie)压力(li)对靶(ba)材的(de)影响(xiang)
曹子宇[32] Ag-B 靶材(cai)制(zhi)备(bei)及致(zhi)密化(hua)过程(cheng)研(yan)究(jiu)在所选取(qu)的(de)压(ya)力(li)范(fan)围(wei)内(nei)，靶(ba)材的(de)相(xiang)对密度随着压(ya)为(wei)增加而(er)增(zeng)加(jia)。热(re)压致(zhi)密化(hua)是(shi)施(shi)加(jia)外力的致密(mi)化过程，有(you)关热(re)压致密(mi)化的机(ji)制(zhi)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)热压致(zhi)密(mi)化速率与(yu)材(cai)料所(suo)受的(de)有(you)效压(ya)力成正比。杨硕[33]原(yuan)始(shi)粉(fen) BET，CIP 压力与烧(shao)结(jie)温(wen)度对 ITO 靶材(cai)微(wei)观结(jie)构(gou)及(ji)结瘤(liu)状况(kuang)的影(ying)响。
ITO 靶(ba)材(cai)微(wei)观(guan)尺度致密(mi)化(hua)水(shui)平(ping)(即微孔(kong)尺(chi)寸(cun)和(he)数量)是(shi)导致靶材产生结瘤的重(zhong)要(yao)因素，压力提高靶材(cai)微观致(zhi)密(mi)度(du)的(de)提(ti)高一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)可(ke)能(neng)减轻(qing)靶(ba)材(cai)结瘤。
谭鑫(xin)[34]热(re)压(ya)氧(yang)化铌(ni)靶材(cai)内(nei)部孔洞的(de)形(xing)成及研(yan)究当压(ya)力(li)由(you) 9.5 MPa 提(ti)高(gao)到(dao) 15 MPa 时(shi)，孔(kong)洞数(shu)量(liang)逐(zhu)渐(jian)减(jian)少(shao)，但(dan)压(ya)力(li)过大，孔(kong)洞数量(liang)有(you)增(zeng)加的(de)迹(ji)象，并且(qie)损伤(shang)模(mo)具及(ji)设(she)备(bei)，因此，烧(shao)结压(ya)力(li)确(que)定(ding)为 11~13 Mpa。
在一(yi)定(ding)范(fan)围(wei)内提高(gao)烧(shao)结(jie)温(wen)度和(he)保(bao)温(wen)时(shi)间、在(zai)一(yi)定范围(wei)内(nei)提高烧(shao)结压(ya)力，有利(li)于靶坯成(cheng)型(xing)，减(jian)少靶(ba)坯(pi)中孔(kong)洞数(shu)量(liang)。实验结果表明：粉末松装密(mi)度为(wei) 1.15~1.35 g/cm3、保(bao)温(wen)温(wen)度在 1250℃~1350℃时，保温时间(jian)为(wei) 8h、压力(li)为(wei) 11~13 MPa 之(zhi)间(jian)、升(sheng)温速(su)率(lv)为(wei) 3.5℃/min~5.5℃/min 时，将会获(huo)得较好(hao)的(de)成(cheng)型靶坯(pi)，孔(kong)洞数(shu)量(liang)相对(dui)最(zui)少。
谭志(zhi)龙(long)[27]放(fang)电(dian)等离子(zi)体烧结(jie) Cu(In0.7Ga0.3)Se2 四(si)元合金(jin)靶(ba)材的结(jie)构(gou)和导电(dian)性，如(ru)图 9 所(suo)示(shi)：图中 a为电(dian)阻率(lv)曲(qu)线，b 为(wei)致(zhi)密度(du)曲(qu)线(xian)。压强越(yue)大，致(zhi)密(mi)度(du)越高(gao)。压强增(zeng)大，粉(fen)体的塑(su)性(xing)变形(xing)能力(li)增(zeng)强，烧结(jie)致(zhi)密(mi)度得到提(ti)高(gao)，而致密度(du)升(sheng)高，压(ya)强(qiang)增大(da)电(dian)阻(zu)率也相(xiang)应下降(jiang)。压(ya)力(li)越大(da)，孔(kong)隙(xi)越(yue)小(xiao)。就增大(da)压强(qiang)而言(yan)，烧结(jie)过(guo)程中，粉体中(zhong)残(can)余(yu)的孔(kong)隙在(zai)粉体(ti)变形(xing)和挤(ji)压(ya)时(shi)消(xiao)失(shi)。温度(du)一定(ding)，压(ya)强(qiang)越大，粉体(ti)的挤(ji)压力越大(da)，孔隙(xi)就越(yue)容易排(pai)出(chu)。
张(zhang)明(ming)杰(jie)[35]注浆(jiang)成形法(fa)制(zhi)备(bei) ITO 靶材(cai)的(de)工艺研究在负压的(de)情(qing)况(kuang)下，制备(bei)出的 ITO 靶(ba)材(cai)电(dian)阻率都(dou)比(bi)较高(12.07 × 104 Ω∙m)，当(dang)继续(xu)升高氧气气(qi)氛压力值(zhi)时，靶(ba)材(cai)的(de)电阻(zu)率在(zai)不断下降，当氧气(qi)气氛压力(li)值(zhi)为 0.02MPa 时，靶材的(de)电(dian)阻(zu)率降(jiang)到(dao)最低，继续增加(jia)气(qi)氛压(ya)力(li)值(zhi)电(dian)阻率(lv)与(yu)致密度(du)趋势一(yi)样，基(ji)本(ben)无(wu)变(bian)化。
如图(tu) 10 所示(shi)，在(zai)氧(yang)气气氛压力为(wei)−0.02 MPa 时(shi)，制备出(chu)的(de) ITO 靶材为 78.04%。而在(zai)没(mei)有(you)氧(yang)气气氛压力的情况下制备(bei)出的靶(ba)材致密(mi)度(du)提(ti)高(gao)到(dao) 82.68%，较(jiao)氧(yang)气气(qi)氛(fen)负压力值的情(qing)况下(xia)有所(suo)提高(gao)。当氧气(qi)气(qi)氛(fen)压力(li)提(ti)高(gao)到(dao) 0.02 MPa 时，烧(shao)结后(hou)制(zhi)备(bei)出(chu)的(de) ITO 靶材(cai)致密度也(ye)得到相应的(de)提(ti)高值(zhi)为(wei) 91.84%，致(zhi)密度(du)提(ti)离较明显(xian)，当继续提高(gao)气氛(fen)压力(li)时，靶(ba)材(cai)的致(zhi)密度(du)基(ji)本(ben)无(wu)变化。当气氛压(ya)力为(wei)负(fu)值(zhi)时，靶材(cai)内部存(cun)在很(hen)多(duo)孔(kong)径(jing)较大(da)的孔(kong)隙，产(chan)生(sheng)这(zhe)种现象的(de)主(zhu)要原(yuan)因(yin)是(shi)在负氧条件(jian)下长时间(jian)处在(zai)高(gao)温(wen)阶(jie)段会(hui)导(dao)致铜(tong)锡(xi)氧化(hua)物(wu)的(de)分(fen)解(jie)，分(fen)解产生(sheng)的(de)气体挥发，从(cong)而(er)产生气(qi)孔，这(zhe)些都严(yan)重(zhong)阻碍致(zhi)密化进(jin)程；在(zai)提高(gao)氧(yang)气(qi)气(qi)氛(fen)压力值后，可以(yi)看(kan)出 ITO 靶(ba)材内(nei)部的孔隙数量(liang)明显减少(shao)，同时孔径也(ye)减小许多；当氧气(qi)气氛压(ya)力(li)值(zhi)为(wei)正值(zhi)时，视(shi)材致密度(du)得到很(hen)大(da)程(cheng)度提(ti)升。
李晓龙等(deng)[36]开(kai)展(zhan)了(le)铜(tong)铟(yin)镓硒(CIGS)四元陶瓷靶(ba)材烧结制备及性能研究(jiu)。如表(biao) 3 所示：烧(shao)结压(ya)力(li)的施加，不(bu)但可以(yi)提(ti)高(gao)靶(ba)材的(de)密(mi)实(shi)率(lv)，还(hai)具有(you)抑(yi)制(zhi)晶粒(li)长(zhang)大的作用，采(cai)用热压烧结的(de)方法可(ke)以更(geng)加容易(yi)的获得小晶粒(li)尺(chi)寸铜铟(yin)镓(jia)硒靶(ba)材(cai)。通过增(zeng)大(da)烧结压(ya)力(li)可(ke)以提(ti)高靶材(cai)的(de)密实率。但当靶材(cai)烧(shao)结压(ya)力(li)过(guo)大时，靶材(cai)沿(yan)垂直(zhi)于压(ya)力(li)方(fang)向(xiang)出(chu)现(xian)分层缺(que)陷。
丁照崇(chong)[31]真(zhen)空热(re)压(ya)烧结对(dui)高(gao)纯 W-Si 合(he)金(jin)靶(ba)材性(xing)能(neng)影(ying)响。如图 11 所示(shi)，当(dang)热压压力(li)为(wei) 10 MPa 时，相对(dui)密(mi)度(du)仅(jin) 90%，当(dang)压力增加(jia)到 20 MPa，密(mi)度(du)有(you)大幅(fu)度(du)提高，W-Si 合(he)金(jin)烧(shao)结采用固(gu)相烧结(jie)，压力(li)小于(yu)10 MPa 时(shi)，难(nan)以抵(di)挡粉(fen)末间(jian)的变形阻(zu)力，压力(li)难(nan)以(yi)传递(di)至粉料芯(xin)部，导(dao)致密度(du)不高(gao)。同时(shi)，在高温(wen)下粉(fen)末处(chu)于(yu)近(jin)熔融(rong)态，具有一(yi)定(ding)的(de)热(re)塑性，变(bian)形阻力远比(bi)冷(leng)态(tai)时(shi)小(xiao)，所以(yi)当(dang)压(ya)力增(zeng)加(jia)到(dao) 20 MPa 时，密度增加(jia)较(jiao)多(duo)，靶(ba)材实测(ce)密(mi)度趋(qu)于(yu)理论密度(du)。压(ya)力高(gao)于 30 MPa 时(shi)，密度增(zeng)加幅(fu)度不大(da)，且石(shi)墨模(mo)具(ju)耐(nai)压强度有(you)限(抗(kang)压 < 60 MPa)，高压时(shi)易造成(cheng)石(shi)墨(mo)模具碎(sui)裂。所以 W-Si 合(he)金(jin)热(re)压(ya)压力通常控制(zhi)在 30 MPa 以(yi)内(nei)。黄誓(shi)成[37]烧结气氛(fen)压力(li)对高性能TFT用(yong)ITO靶材(cai)结瘤性(xing)能的(de)研究(jiu)烧结(jie)压力略高于(yu)标准大气压(ya)(0.105MPa)工(gong)艺(yi)条件(jian)下(xia)制(zhi)备(bei)的(de) ITO 靶(ba)材(cai)表(biao)面(mian)的(de)结(jie)瘤(liu)更(geng)少(shao)，电(dian)阻更低(di)。
4. 烧(shao)结(jie)气氛对靶(ba)材(cai)的(de)影(ying)响
王晨(chen)[38] Nb 掺(can)杂及 Nb-Al 共掺杂(za)氧(yang)化锌靶材(cai)的(de)制(zhi)备与(yu)性能(neng)研究。氩(ya)气(qi)中(zhong)烧结的(de)陶(tao)瓷(ci)靶(ba)材(cai)电(dian)阻(zu)率至少(shao)比空气中(zhong)烧(shao)结的靶(ba)材(cai)的(de)电(dian)阻率(lv)低一(yi)个数(shu)量级(ji)。当烧(shao)结(jie)温(wen)度(du)为(wei) 1150℃时，空(kong)气中(zhong)烧结(jie)的 NAZO 靶材(cai)电阻(zu)率为 0.76 Ω∙cm，而在氩(ya)气中烧(shao)结(jie)的靶材只(zhi)有 3.92 mΩ∙cm，相(xiang)差(cha)近(jin) 200 倍。随着(zhe)温(wen)度(du)的(de)升(sheng)高(gao)，不(bu)同(tong)气氛烧结的靶材(cai)电阻率(lv)差(cha)距(ju)有一(yi)定(ding)量(liang)减(jian)少(shao)，但(dan)依(yi)然(ran)有不少差(cha)距。如图(tu) 12 所示(shi)，当(dang)烧(shao)结(jie)温(wen)度(du)提(ti)高(gao)至 1300℃时，空气中(zhong)烧结的(de)靶(ba)材电阻(zu)率下(xia)降明显(xian)至 0.07 Ω∙cm，氩(ya)气(qi)中烧(shao)结(jie)的(de)靶材(cai)电(dian)阻(zu)率略(lve)有(you)下降至(zhi) 2.80 mΩ∙cm。
周贤(xian)界[39]粉体及(ji)制(zhi)备工艺对(dui) IGZO 靶材(cai)致(zhi)密(mi)度及形貌的影(ying)响烧(shao)结气氛：空(kong)气(qi)和氧气(qi)。从图 13(a)可(ke)知，IGZO-c 样品(pin)对氧气(qi)气(qi)氛敏感，600℃和(he) 750℃的煅烧(shao)粉体在(zai)氧气下烧结性能较差(cha)，但 900℃和 1050℃的煅烧样品在氧气(qi)气(qi)氛(fen)中好于空气气(qi)氛烧(shao)结。而图 13(b)中的 IGZO-m 样品(pin)在两种(zhong)烧结(jie)气(qi)氛下时，靶(ba)材(cai)密(mi)度(du)的变化(hua)规律(lv)一(yi)致，氧(yang)气(qi)气(qi)氛下每(mei)个(ge)样品(pin)致密(mi)度(du)均(jun)稍(shao)好(hao)于空(kong)气(qi)气(qi)氛(fen)。由(you)于 IGZO-m 样品密(mi)度(du)已(yi)经很高，所以(yi)密(mi)度只(zhi)要进一步提(ti)高(gao)一点点(dian)，靶(ba)材品质都(dou)有较大(da)提(ti)升，因此选(xuan)择(ze)在(zai)氧气气(qi)氛(fen)下烧(shao)结(jie)对提高靶(ba)材(cai)品(pin)质是(shi)有利的。
5. 烧结(jie)时(shi)间(jian)对靶(ba)材(cai)的(de)影(ying)响(xiang)
烧结压力(li)对烧(shao)结(jie)初(chu)期(qi)和(he)后(hou)期的密实(shi)化过(guo)程(cheng)都有(you)明(ming)显(xian)的(de)促进作用。随着烧(shao)结(jie)时间的延(yan)长，靶材致(zhi)密(mi)化(hua)过(guo)程(cheng)持续进行。虽然烧结时间的(de)延长对(dui)扩(kuo)散(san)的(de)促进(jin)作用(yong)不(bu)如提(ti)高烧结温度(du)明(ming)显延长(zhang)烧结(jie)时(shi)间是促进靶材(cai)密(mi)实(shi)化(hua)的(de)重要方(fang)法(fa)[15]。
曹子(zi)宇(yu)[32]在 Ag-B 靶(ba)材(cai)制(zhi)备(bei)及(ji)致(zhi)密化(hua)过程研究(jiu)中发现随(sui)着(zhe)保温时(shi)间(jian)的延长(zhang)，Ag-B 靶(ba)材(cai)开孔孔(kong)隙率(lv)逐渐降(jiang)低。随(sui)着(zhe)保(bao)温(wen)时间(jian)延(yan)长(zhang)，物(wu)质(zhi)迁(qian)移(yi)时(shi)间(jian)増(zeng)加(jia)，致(zhi)密化(hua)程度(du)加(jia)深(shen)，孔(kong)洞(dong)迁(qian)移(yi)、合并(bing)，共同(tong)导(dao)致(zhi)了开孔(kong)化(hua)隙率下(xia)降。闭孔(kong)孔隙(xi)率总(zong)体上(shang)随(sui)着(zhe)保(bao)温(wen)时(shi)间延长(zhang)而降(jiang)低。
董(dong)磊(lei)[21]在(zai) Li4Ti5O12 陶(tao)瓷(ci)靶(ba)材的烧结制备及性(xing)能(neng)研(yan)究中(zhong)发现(xian)，如图 14 所示(shi)，保(bao)温(wen)时间在(zai) 1 h 时，陶(tao)瓷(ci)靶材的收缩(suo)率(lv)为(wei) 16.5%，致密度为 83.8%。随着(zhe)保温(wen)时间(jian)的延(yan)长(zhang)，晶(jing)粒长大气孔(kong)排(pai)出，靶(ba)材(cai)的收缩(suo)率和(he)致(zhi)密度(du)都开始增大(da)。直到(dao)保(bao)温(wen)时间(jian)延长(zhang)为 5 h 时(shi)达(da)到最大(da)值(zhi)，此时靶材(cai)的收缩(suo)率为 19.0%致密度为(wei) 93.1%。
保温(wen)时(shi)间进一(yi)步(bu)增大，晶(jing)粒的(de)异(yi)常(chang)长(zhang)大(da)致(zhi)使(shi)致(zhi)密化(hua)程度下降，靶(ba)材的收(shou)缩率和(he)致密(mi)度(du)都有(you)了(le)较(jiao)小幅度(du)的(de)降(jiang)低，分别(bie)降低为(wei) 19.0%和 92.9%。
潘兴(xing)浩[40]研(yan)究了碲(di)系(xi)化合(he)物半导(dao)体靶(ba)材制备(bei)及镀(du)膜(mo)性(xing)能(neng)表(biao)征(zheng)如(ru)表(biao) 4 所(suo)示(shi)，烧(shao)结保(bao)温(wen)保压(ya)时(shi)间并(bing)不(bu)是(shi)越长越好(hao)，晶粒和(he)气孔在烧(shao)结过(guo)程(cheng)中的行(xing)为(wei)较(jiao)复(fu)杂(za)，过长的烧(shao)结(jie)时间(jian)甚(shen)至可(ke)能降低靶材(cai)的(de)致(zhi)密度。物相含(han)量(liang)随保(bao)温保(bao)压(ya)时间(jian)发生改(gai)变(bian)，单(dan)质(zhi)晶(jing)相 As 随(sui)时(shi)间增(zeng)加含量减(jian)低(di)，1 h 到 2 h 改变量(liang)较大(da)；晶(jing)态 Si 含(han)量(liang)基本(ben)保(bao)持不变；As2GeTe4 随烧结时(shi)间增加含(han)量增(zeng)加(jia)，烧(shao)结时间过(guo)长，As 元(yuan)素不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)挥发损失(shi)，致密(mi)度开(kai)始下降(jiang)，且元素(su)损(sun)失(shi)会(hui)造成靶(ba)材成分不(bu)达(da)标，进而(er)影响(xiang)薄(bao)膜(mo)使用(yong)性(xing)能(neng)。
谭鑫(xin)[34]发现热(re)压氧化铌靶(ba)材内部(bu)孔洞的(de)形(xing)成及研究(jiu)在烧(shao)结过程(cheng)中，要在烧(shao)结(jie)温(wen)度(du)下进(jin)行保(bao)温一段(duan)时间，使烧结(jie)的(de)粉(fen)末能(neng)够有(you)充分(fen)的(de)迁移重(zhong)排(pai)并(bing)融(rong)合(he)的(de)时(shi)间。高波[41]研(yan)究(jiu)了(le)金(jin)属钨(wu)溅射靶(ba)材(cai)制(zhi)备(bei)及性(xing)能研(yan)究(jiu)，发(fa)现(xian)随(sui)着(zhe)烧(shao)结保(bao)温(wen)时(shi)间(jian)的延长，钨(wu)靶材(cai)的(de)致(zhi)密(mi)性(xing)得到相应的(de)提高，但是(shi)密度(du)提高的(de)空间(jian)不是(shi)很(hen)大。这也说(shuo)明细(xi)粉(fen)能(neng)够(gou)降(jiang)低烧结(jie)致(zhi)密(mi)化(hua)温度(du)。朱佐祥(xiang)[25]研(yan)究了(le)掺杂(za) ZnO 陶瓷(ci)靶材(cai)的(de)制备(bei)及(ji)其性(xing)能表(biao)征。如图 15所(suo)示(shi)，随着保(bao)温时间(jian)的(de)延(yan)长(zhang)，TAZO 陶瓷靶材的密(mi)度(du)、收缩(suo)率(lv)呈逐渐(jian)增加(jia)的趋(qu)势。当保温时(shi)间(jian)从(cong) 0.5 h 延长(zhang)至(zhi) 10 h，密度从 5.5 g/cm3 增(zeng)加(jia)至(zhi) 5.6 g/cm3，收(shou)缩率(lv)从(cong) 1.222 增加(jia)至 1.246。保温(wen)时间(jian)增加，靶材(cai)内(nei)部晶(jing)界迁移更加充分(fen)，晶界迁(qian)移(yi)带(dai)动内(nei)部(bu)气孔的排除(chu)，此时(shi)靶(ba)材(cai)密(mi)度(du)增(zeng)加、收(shou)缩率(lv)增(zeng)大。此外(wai)从(cong)烧(shao)结的驱(qu)动力出发(fa)，当烧结(jie)温(wen)度为 1300℃时，ZnO 晶(jing)格中(zhong)的(de)氧(yang)将(jiang)持(chi)续挥(hui)发(fa)至空气(qi)中，靶材(cai)的表(biao)面(mian)与内部形(xing)成氧浓(nong)度(du)梯度(du)，这一(yi)驱(qu)动力(li)将进一步促进(jin) TAZO 靶材(cai)致(zhi)密(mi)。
谭志(zhi)龙[27]研究(jiu)了(le)放电等(deng)离(li)子体烧结 Cu(In0.7Ga0.3)Se2 四元合(he)金(jin)靶材的(de)结构(gou)和导电(dian)性(xing)，发(fa)现(xian)保(bao)温(wen)时间(jian)延长(zhang)，有利(li)于二(er)元导电(dian)相(xiang)向(xiang)四(si)元非导电(dian)相(xiang)转变(bian)，时间越(yue)长(zhang)，转变越完(wan)全，残(can)余导(dao)电相(xiang)就(jiu)越(yue)少(shao)，因此(ci)电阻率也(ye)相(xiang)应升(sheng)高。张明(ming)杰[35]发现(xian)注浆(jiang)成(cheng)形法制(zhi)备 ITO 靶材(cai)的(de)工艺研究适(shi)当(dang)延长烧(shao)结(jie)时(shi)间(jian)能够使得靶(ba)材(cai)的(de)孔隙数量减(jian)少、晶粒尺寸减小，靶(ba)材的致密度得(de)到(dao)提高(gao)，同时(shi)减(jian)少靶材内(nei)部的孔隙(xi)数量。孙文(wen)燕(yan)[29]发现常(chang)压烧结(jie)法制(zhi)备 ZnO 陶(tao)瓷(ci)靶材保温时间由(you) 1 h 增(zeng)加(jia)至 3 h 时(shi)，由于靶材(cai)致(zhi)密(mi)度(du)逐(zhu)渐(jian)增(zeng)大(da)，内部气(qi)孔(kong)减(jian)少，继(ji)而导(dao)致电(dian)阻快(kuai)速下降。继(ji)续延长(zhang)保(bao)温时(shi)间，电阻(zu)率(lv)变化(hua)较(jiao)小时，这(zhe)是(shi)由(you)于(yu)靶(ba)材致(zhi)密化(hua)已完成，延(yan)长(zhang)保(bao)温(wen)时间(jian)会使(shi)部分晶(jing)粒(li)长大，减弱(ruo)晶(jing)界对(dui)自由(you)载流子(zi)的散射作用。李晓龙(long)[36]研(yan)究了(le)铜(tong)铟(yin)镓硒(CIGS)四元(yuan)陶瓷靶材(cai)烧结制备及(ji)性能(neng)研(yan)究。当烧(shao)结温度为(wei) 900℃时(shi)，原子的扩(kuo)散能力很(hen)强(qiang)，可以在(zai)较短的(de)时间内(nei)完成密(mi)实(shi)化过(guo)程(cheng)。因此在(zai)烧(shao)结温(wen)度 900℃和烧结(jie)压力 50 MPa 的条件(jian)下，延长(zhang)烧结时间对靶材的密(mi)实率(lv)提(ti)高(gao)作用(yong)不(bu)明(ming)显(xian)。
6. 展望(wang)
全(quan)球的(de)靶材制(zhi)造行(xing)业，特别是高纯度的(de)靶材市场，呈(cheng)现(xian)寡(gua)头垄(long)断格局(ju)，主要(yao)由(you)几家(jia)美日大(da)企业(ye)把(ba)持(chi)，如(ru)日(ri)本的三(san)井(jing)矿业(ye)、日矿金属(shu)、日(ri)本东曹、住友化(hua)学、日本爱发科(ke)，以及(ji)美国(guo)霍(huo)尼韦(wei)尔(er)、普(pu)莱克斯(si)等(deng)。高密度，低(di)电阻率(lv)靶(ba)材的(de)制(zhi)备(bei)是(shi)目前(qian)高(gao)性能靶材的关(guan)键(jian)也(ye)是(shi)难点。超(chao)高(gao)纯及特殊(shu)物性稀土(tu)化合物(wu)材(cai)料靶(ba)材、超(chao)大规格(ge)高纯金属靶材(cai)的(de)可(ke)控(kong)制备(bei)是目前(qian)的(de)技(ji)术瓶颈(jing)。靶(ba)材(cai)制备过程(cheng)中晶(jing)格(ge)掺杂(za)、绝(jue)缘(yuan)相(xiang)的析(xi)出(chu)、杂相的生成(cheng)、晶体(ti)缺陷的诱导(dao)产生(sheng)、晶(jing)粒生长(zhang)取向、成核(he)热力(li)学(xue)/动(dong)力(li)学、纳米粉(fen)体(ti)的团(tuan)聚(ju)与(yu)表(biao)面迁变(bian)、表(biao)面(mian)与(yu)界面(mian)行为(wei)的宏(hong)等(deng)涉及到材(cai)料(liao)组(zu)织(zhi)与(yu)成分(fen)的(de)演变等(deng)机(ji)理(li)不(bu)明。
基金(jin)项目
湖(hu)南省(sheng)重点研发项目资(zi)助(2022GK2041)；湖湘(xiang)青(qing)年(nian)英才资助项(xiang)目(mu)(2019RS2067)；湖南(nan)省(sheng)战略(lve)性(xing)新兴(xing)产业科(ke)技攻(gong)关与重大(da)科(ke)技成(cheng)果(guo)转化项目(2019GK4048)。
参(can)考文(wen)献
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