溅(jian)射(she)靶(ba)材(cai)是(shi)指通(tong)过(guo)磁控溅(jian)射、多(duo)弧离子镀(du)或(huo)其(qi)他(ta)类(lei)型的(de)镀膜设备在(zai)适当工(gong)艺条件(jian)下溅射沉积(ji)在基板(ban)上(shang)形成(cheng)各(ge)种(zhong)功能薄(bao)膜的溅(jian)射源(yuan)。溅射(she)靶材广泛(fan)应(ying)用(yong)于装饰(shi)、工模具(ju)、玻(bo)璃(li)、电(dian)子(zi)器(qi)件(jian)、半(ban)导(dao)体、磁记(ji)录(lu)、平面(mian)显(xian)示(shi)、太阳(yang)能(neng)电池(chi)等(deng)众(zhong)多(duo)领域,不(bu)同领域(yu)需要(yao)的靶材(cai)各(ge)不相同。溅(jian)射(she)靶材(cai)根(gen)据(ju)成(cheng)分可以(yi)分(fen)为(wei)纯(chun)金(jin)属(shu)靶(ba)材、合(he)金靶(ba)材(cai)、氧(yang)化物靶(ba)材、硅化物靶(ba)材等(deng)多个(ge)品种(zhong);根(gen)据(ju)生产方(fang)法(fa)可(ke)以分为(wei)粉(fen)末靶(ba)、熔炼靶(ba)和(he)喷(pen)涂(tu)靶;按(an)照形状可以分为(wei)平(ping)面(mian)靶(ba)材和(he)管(guan)状(zhuang)靶材,平面(mian)靶材(cai)又(you)可(ke)以(yi)分为矩形(xing)靶(ba)和圆(yuan)弧(hu)靶(ba),图(tu)1展(zhan)示(shi)了几种(zhong)不(bu)同(tong)形状的溅射(she)靶材。

一、广(guang)泛的(de)应用(yong)前(qian)景和巨大(da)的(de)市场(chang)潜力(li)
近年来,随着电镀和(he)化学(xue)镀等(deng)传统表(biao)面改(gai)性(xing)技(ji)术(shu)的局(ju)限性日(ri)益突(tu)出(chu),以物理气相(xiang)沉积(ji)(PVD)和(he)化学(xue)气(qi)相沉(chen)积(ji)(CVD)为(wei)主(zhu)要工艺方法的真(zhen)空(kong)镀膜技(ji)术取得了突(tu)飞猛进(jin)的发展,其中PVD制(zhi)备过(guo)程(cheng)所需要(yao)的溅射靶(ba)材市场(chang)需求(qiu)量日(ri)趋旺(wang)盛。据(ju)统(tong)计,全(quan)球(qiu)范(fan)围内(nei)靶材的市场需求(qiu)量(liang)每年(nian)以(yi)20%的速度增长,中(zhong)国(guo)作为(wei)全(quan)球(qiu)制造业(ye)大(da)国(guo),其靶材的(de)市(shi)场(chang)需(xu)求(qiu)量(liang)更(geng)是每年以超(chao)过30%的(de)速(su)度(du)增(zeng)长(zhang)。若不计贵金属(shu)靶材(cai),保守(shou)估计目前(qian)每(mei)年各(ge)领(ling)域所(suo)需要的靶材总(zong)量(liang)价(jia)值(zhi)约(yue)100亿元(yuan)人民(min)币(bi)左(zuo)右(you)。
1、装饰(shi)镀(du)膜
装饰(shi)镀膜(mo)主(zhu)要是(shi)指(zhi)手(shou)机、手(shou)表(biao)、眼镜(jing)、卫生洁(jie)具(ju)、五(wu)金(jin)零件(jian)等(deng)产(chan)品的(de)表面(mian)镀膜,不仅起到(dao)美(mei)化(hua)色彩(cai)的(de)作(zuo)用(yong),同(tong)时也(ye)具(ju)有耐(nai)磨(mo)、耐蚀等功(gong)能(neng)。人(ren)民生(sheng)活(huo)水平(ping)的不断提高,要求(qiu)越来越多的(de)日(ri)常用(yong)品(pin)进行装饰(shi)性(xing)镀(du)膜(mo),因此装饰镀(du)膜(mo)用(yong)靶材(cai)的(de)需(xu)求量日益(yi)扩(kuo)大。装(zhuang)饰镀膜用靶材主要(yao)品种有(you):铬(ge)(Cr)靶(ba)、钛(Ti)靶(ba)、锆(Zr)、镍(Ni)、钨(wu)(W)、钛铝(TiA1)、不锈(xiu)钢(gang)靶(ba)等。
2、工(gong)模(mo)具镀膜(mo)
工模(mo)具镀膜(mo)主要(yao)是用于工具、模(mo)具(ju)的表面(mian)强化,能(neng)显著(zhu)提(ti)高工具、模(mo)具的使(shi)用(yong)寿(shou)命(ming)和被加工(gong)零(ling)件的质(zhi)量(liang)。近年(nian)来,在(zai)航(hang)空航(hang)天和(he)汽车(che)产(chan)业发(fa)展的带(dai)动下,全球制(zhi)造(zao)业的技术水(shui)平(ping)和(he)生产效(xiao)率有(you)了长(zhang)足(zu)进步,对(dui)高性(xing)能刀具(ju)、模具(ju)的需求(qiu)量日(ri)益增加。目前,全(quan)球工模具镀膜市场主要(yao)在(zai)欧美和(he)日(ri)本。据(ju)统计(ji),发达国家机(ji)加工(gong)用(yong)刀具(ju)的镀(du)膜(mo)比(bi)例已超过90% 。我国刀具(ju)镀(du)膜(mo)比例也在不(bu)断提(ti)升,刀具镀(du)膜(mo)用(yong)靶(ba)材(cai)的需求量(liang)日(ri)益(yi)扩(kuo)大(da)。工模具(ju)镀(du)膜(mo)用(yong)靶材(cai)主(zhu)要(yao)品种(zhong)有:TiAl靶、铬铝(CrA1)靶(ba)、Cr靶、Ti靶等。
3、玻璃(li)镀(du)膜
靶材(cai)在玻璃(li)上的应用主(zhu)要(yao)是(shi)制作低(di)辐射镀膜(mo)玻(bo)璃(li),即(ji)利用磁(ci)控(kong)溅射(she)原(yuan)理在(zai)玻(bo)璃(li)上溅射(she)多(duo)层薄膜,以达(da)到(dao)节(jie)能、控光(guang)、装(zhuang)饰(shi)的作(zuo)用。低辐(fu)射(she)镀(du)膜玻(bo)璃(li)又(you)称(cheng)节(jie)能玻(bo)璃(li),近年(nian)来(lai),随着节(jie)能(neng)减(jian)排和(he)改(gai)善(shan)人(ren)们生(sheng)活质(zhi)量(liang)需(xu)求的(de)增(zeng)加(jia),传(chuan)统的(de)建(jian)筑(zhu)玻(bo)璃(li)正逐(zhu)渐(jian)被(bei)节(jie)能玻璃所(suo)取(qu)代(dai)。正是(shi)在(zai)这种市(shi)场(chang)需求的推(tui)动(dong)下,目(mu)前几乎所(suo)有的(de)大(da)型(xing)玻璃(li)深(shen)加工(gong)企业(ye)都在快速增(zeng)加(jia)镀(du)膜玻璃生(sheng)产线(xian)。与此相对应,镀膜用靶材的(de)需(xu)求量(liang)快速(su)增(zeng)长(zhang),靶(ba)材(cai)主(zhu)要品(pin)种(zhong)有:银(yin)(ag)靶、Cr靶、Ti靶(ba)、镍(nie)铬(NiCr)靶(ba)、锌(xin)锡(ZnSn)靶、硅铝(Sia1)靶(ba)、氧(yang)化钛(tai)(Ti O )靶(ba)等(deng)。
靶(ba)材(cai)在玻(bo)璃上的另一个(ge)重(zhong)要(yao)应(ying)用(yong)是制(zhi)备汽(qi)车(che)后视镜(jing),主要(yao)是(shi)铬靶、铝(lv)靶(ba)、氧化(hua)钛靶(ba)等。随着汽车后视(shi)镜档次(ci)要求的不断(duan)提高(gao),很(hen)多(duo)企(qi)业(ye)纷(fen)纷(fen)从(cong)原(yuan)来的镀(du)铝工艺转(zhuan)成真空(kong)溅射(she)镀铬工艺。
4、电子(zi)器件(jian)镀膜
电子器件镀(du)膜主要用(yong)于薄(bao)膜(mo)电阻(zu)和(he)薄(bao)膜电容(rong)。薄(bao)膜(mo)电(dian)阻可(ke)以(yi)提供10~1000M Q电(dian)阻,而(er)且电阻(zu)温(wen)度系数(shu)小、稳定性(xing)好,可以(yi)有(you)效(xiao)减小器(qi)件的(de)尺(chi)寸。
薄(bao)膜(mo)电阻用(yong)靶材有NiCr靶、镍(nie)铬硅(gui)(NiCrSi)靶(ba)、铬硅(gui)(CrSi)靶、钽(tan)(Ta)靶(ba)、镍(nie)铬铝(NiCrA1)靶等。
5、磁记(ji)录(lu)镀膜
21世纪是(shi)经济信息化(hua)、信(xin)息(xi)数字化的高科技时代。信(xin)息超(chao)高(gao)密度(du)储存和(he)高速传输的(de)要求(qiu),推动(dong)信息高技术的进一(yi)步发展。先进的电子计(ji)算(suan)机和获取、处(chu)理(li)、存(cun)储、传(chuan)递(di)各(ge)种(zhong)信息(xi)的(de)自动(dong)化(hua)设备都(dou)需要(yao)储(chu)存器,信息(xi)存(cun)储(chu)包括(kuo)磁信(xin)息存(cun)储(chu)、磁(ci)光信息(xi)存(cun)储和(he)全光信(xin)息(xi)存(cun)储(chu)等(deng)。磁存(cun)储器如(ru)磁盘、磁(ci)头、磁鼓、磁(ci)带(dai)等是(shi)利用(yong)磁(ci)性(xing)材料的铁(tie)磁特(te)性(xing)实(shi)现信息存储(chu)的。溅射(she)薄(bao)膜记(ji)录(lu)用(yong)的(de)靶(ba)材(cai)包(bao)括(kuo)C r基、钴(CO)基、钴铁(CoFe)基、Ni基等(deng)合(he)金(jin)。
6、平(ping)面显示(shi)镀(du)膜
便携式(shi)个人计算(suan)机、电(dian)视(shi)、手机(ji)等(deng)对平(ping)板显示(shi)器件(jian)需(xu)求急剧(ju)增(zeng)长的刺(ci)激(ji),极大(da)地(di)促(cu)进(jin)了各类平板显(xian)示器(qi)件(jian)的(de)发展(zhan)。平板显(xian)示(shi)器种类(lei)有:液(ye)晶显示(shi)器(qi)件(LCD)、等离子体(ti)显示器件(jian)(PDP)、薄(bao)膜晶体管液(ye)晶(jing)平(ping)板显(xian)示器(TFT—LCD)等。所(suo)有(you)这些平(ping)板显(xian)示(shi)器件都要(yao)用(yong)到(dao)各种类(lei)型(xing)的(de)薄(bao)膜(mo),没(mei)有薄膜技(ji)术就没(mei)有平板(ban)显示器(qi)件。平板显(xian)示器(qi)多(duo)由(you)金属(shu)电(dian)极、透明导电极、绝(jue)缘(yuan)层(ceng)、发(fa)光层组(zu)成,为(wei)了保(bao)证(zheng)大面积(ji)膜层的均(jun)匀性,提(ti)高生产率和(he)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben),溅射(she)技(ji)术越(yue)来越多地被用来(lai)制(zhi)备(bei)这(zhe)些(xie)膜(mo)层。平(ping)面显(xian)示镀(du)膜(mo)用靶材(cai)主(zhu)要品(pin)种(zhong)有:Cr靶(ba)、钼(Mo)靶(ba)、Al靶、铝(lv)合金(jin)靶(ba),铜(tong)(CU)靶、铜合(he)金(jin)和(he)掺锡(xi)氧(yang)化铟(IT0)靶(ba)材等(deng)。
7、半(ban)导(dao)体(ti)镀(du)膜(mo)
信息(xi)技术(shu)的(de)飞速(su)发(fa)展(zhan),要(yao)求集(ji)成(cheng)电路(lu)的(de)集(ji)成度(du)越来(lai)越高(gao),电(dian)路中单元(yuan)器(qi)件尺(chi)寸(cun)不断(duan)缩小,元(yuan)件(jian)尺寸由(you)毫(hao)米(mi)级(ji)到微米级(ji),再(zai)到纳米(mi)级。每个单元器(qi)件内部(bu)由(you)衬(chen)底(di)、绝(jue)缘层(ceng)、介(jie)质(zhi)层(ceng)、导(dao)体(ti)层及保(bao)护(hu)层等组(zu)成(cheng),其(qi)中(zhong),介(jie)质(zhi)层(ceng)、导体(ti)层甚(shen)至(zhi)保(bao)护层(ceng)都要(yao)用到(dao)溅(jian)射(she)镀(du)膜(mo)工艺(yi),因(yin)此溅(jian)射靶(ba)材(cai)是(shi)制(zhi)备集成(cheng)电(dian)路(lu)的核心材(cai)料(liao)之一。半导(dao)体镀膜用靶材(cai)主要品种有(you)w、钨钛(wTi)、Ti、Ta、A1、Cu等(deng),要(yao)求(qiu)靶(ba)材(cai)纯(chun)度(du)很高,一(yi)般(ban)在(zai)4N或(huo)5N以上(shang),因此半(ban)导(dao)体(ti)镀(du)膜用靶(ba)材价格昂(ang)贵(gui)。
8、太(tai)阳(yang)能电(dian)池(chi)镀(du)膜
随(sui)着(zhe)传(chuan)统(tong)石化(hua)燃料(liao)能(neng)源的(de)日益(yi)减(jian)少(shao),全(quan)世界都(dou)把(ba)目(mu)光(guang)投向了(le)可再(zai)生能源,太阳(yang)能(neng)以其独有(you)的(de)优势(shi)成(cheng)为(wei)人(ren)们(men)重(zhong)视(shi)的(de)焦点(dian),主要是把(ba)太阳(yang)光能转(zhuan)换为热(re)能(neng)和(he)电能。其(qi)中光(guang)一(yi)电转换是(shi)通过(guo)光(guang)电效应直(zhi)接把光(guang)能转(zhuan)换(huan)成(cheng)电(dian)能(neng)的(de)太阳能(neng)电(dian)池来完(wan)成(cheng),目前,太阳(yang)能(neng)电(dian)池(chi)已经(jing)发展(zhan)到了第三(san)代。第(di)一(yi)代(dai)是单(dan)晶硅(gui)太阳(yang)能(neng)电池,第(di)二代(dai)是非(fei)晶(jing)硅(gui)和多晶硅太阳能(neng)电(dian)池(chi),第(di)三代是(shi)薄(bao)膜(mo)太阳能(neng)电池(铜铟镓硒[C IGs]为代(dai)表),而(er)溅射(she)镀膜工艺(yi)是被优先选(xuan)用(yong)的(de)制备(bei)方法。全球(qiu)低碳(tan)经济的兴(xing)起,为(wei)新(xin)能(neng)源、新材(cai)料的(de)发展(zhan)提(ti)供了(le)广(guang)阔(kuo)前(qian)景(jing),全(quan)球各大靶(ba)材(cai)供(gong)应商(shang)都将(jiang)太(tai)阳(yang)能电(dian)池镀(du)膜用靶材作(zuo)为重要的(de)研(yan)发(fa)产品,太(tai)阳(yang)能电池(chi)镀膜正以爆(bao)炸(zha)式的(de)方式(shi)增长(zhang)。以(yi)2005年(nian)太阳(yang)能电池装机(ji)量(liang)为(wei)基(ji)准,年(nian)递(di)增(zeng)率(lv)分别为23%、40%、67%预(yu)估,至(zhi)2016年每年(nian)太阳(yang)能电池(chi)的(de)装机(ji)量如(ru)图(tu)2所(suo)示。太(tai)阳(yang)能(neng)电池(chi)镀(du)膜用(yong)靶材主要(yao)品(pin)种(zhong)有(you):氧化锌铝(lv)(AzO)靶(ba)、氧(yang)化(hua)锌(ZnO)靶、锌铝(lv)(ZnA1)靶、钼(Mo)靶、硫化(hua)镉(ge)(CdS)靶、铜(tong)铟镓(jia)硒(xi)(CulnGaSe)等。

二(er)、 国(guo)外溅(jian)射靶(ba)材(cai)的(de)发展状(zhuang)况
溅(jian)射镀(du)膜技术(shu)起(qi)源(yuan)于国(guo)外,所需要的(de)溅(jian)射材(cai)料(liao)—— 靶(ba)材(cai)也起源(yuan)发展(zhan)于国(guo)外(wai)。靶材因(yin)其(qi)应用(yong)性(xing)较(jiao)强,研(yan)制(zhi)生(sheng)产集(ji)中在(zai)国(guo)外的靶材公司,表(biao)1列(lie)举了全(quan)球溅射(she)靶材(cai)的(de)主(zhu)要(yao)制(zhi)造商。国(guo)外知名的(de)公(gong)司技(ji)术(shu)力(li)量(liang)很强(qiang),产品质量(liang)过硬,生产品管控(kong)制严(yan)格,这(zhe)些企(qi)业(ye)在技术(shu)垂(chui)直整(zheng)合上(shang)做得极其完备,从镀(du)膜(mo)靶材制(zhi)造(zao)到(dao)薄膜元(yuan)件制造(zao)都是其技(ji)术垂(chui)直(zhi)整合的方(fang)向(xiang),既(ji)生产镀膜(mo)靶材(cai),也积极(ji)拓(tuo)展(zhan)靶(ba)材(cai)在(zai)各种不同(tong)镀(du)膜方(fang)面(mian)的应(ying)用市场(chang)。到目前为止(zhi),国外知名靶材公(gong)司,在(zai)靶(ba)材研发(fa)生(sheng)产方面(mian)已(yi)有几(ji)十(shi)年(nian)的积(ji)淀。日(ri)本(ben)、美(mei)国和德国(guo)是世界上(shang)镀(du)膜靶材制造(zao)的先导(dao)国(guo)家(jia),据统计从1990年(nian)到1998年之间,世(shi)界各(ge)国(guo)在(zai)美国申请(qing)的靶材(cai)专利(li)数量中(zhong),日(ri)本占58%、美(mei)国为27%、德国(guo)为(wei)11%。国(guo)外(wai)知(zhi)名(ming)靶材公(gong)司(si)引领(ling)着(zhe)国(guo)际靶材技(ji)术(shu)方向,也(ye)占(zhan)据着(zhe)世(shi)界大(da)部(bu)分靶材市(shi)场(chang)。

溅(jian)射靶材(cai)的(de)制(zhi)备工(gong)艺(yi)主要(yao)包括熔炼铸造(zao)法(fa)和(he)粉(fen)末(mo)烧(shao)结(jie)法(fa),图(tu)3展(zhan)示(shi)了溅射靶(ba)材(cai)生(sheng)产(chan)工(gong)艺流(liu)程。常用的熔(rong)炼(lian)方法(fa)有真(zhen)空(kong)感应(ying)熔炼、真(zhen)空电弧(hu)熔(rong)炼和(he)真(zhen)空电子轰(hong)击(ji)熔(rong)炼等。与(yu)粉(fen)末(mo)法(fa)制备(bei)的合(he)金相(xiang)比,熔炼(lian)合(he)金(jin)靶材(cai)的杂质(zhi)含(han)量(特(te)别(bie)是气(qi)体杂质(zhi)含(han)量)低,且能(neng)高密(mi)度化、大(da)型化(hua)。但(dan)是,对于(yu)熔点(dian)和密度(du)相(xiang)差(cha)都很大(da)的(de)2种或(huo)2种以(yi)上金(jin)属,采(cai)用普通的熔炼法一般(ban)难(nan)以获(huo)得成(cheng)分(fen)均匀的合(he)金(jin)靶
材。而粉末(mo)冶(ye)金(jin)工艺(yi)具(ju)有(you)容易(yi)获(huo)得均匀细(xi)晶(jing)结(jie)构(gou)、节约(yue)原(yuan)材(cai)料(liao)、生(sheng)产效(xiao)率高等(deng)优点,粉末冶金(jin)法(fa)制(zhi)备(bei)靶(ba)材(cai)时(shi),其(qi)关(guan)键在(zai)于选(xuan)择高(gao)纯、超(chao)细(xi)粉(fen)末作(zuo)为原料(liao);选(xuan)择(ze)能实(shi)现快(kuai)速致密(mi)化(hua)的成(cheng)形(xing)烧(shao)结技术,以保(bao)证(zheng)靶材(cai)的(de)低孔隙(xi)率(lv),并(bing)控(kong)制晶(jing)粒(li)度(du);制(zhi)备(bei)过程(cheng)严格(ge)控(kong)制(zhi)杂(za)质元素(su)的引入。常(chang)用的粉末(mo)冶金(jin)工(gong)艺包(bao)括热(re)压(ya)、真空热压(ya)和热等静(jing)压(HIP)等。新型合金(jin)靶(ba)材的开(kai)发(fa),往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)研制(zhi)一些(xie)特殊工艺(yi),如半熔融烧(shao)结法和(he)还原(yuan)扩散(san)法(fa)以(yi)及(ji)喷(pen)雾成(cheng)形(xing)法(fa)等,图(tu)4是日(ri)本神户(hu)特(te)制钢所喷雾成形装置(zhi)示意(yi)图(tu)。


三(san)、我国(guo)溅射靶材的现(xian)状与(yu)问(wen)题
1、现状
溅(jian)射(she)靶材在(zai)我国是一(yi)个较新(xin)的(de)行业,从这(zhe)个(ge)行(xing)业兴起(qi)至(zhi)今,我国溅射(she)靶材的(de)技(ji)术及市场方(fang)面都取得了长(zhang)足进(jin)步(bu)。从(cong)技(ji)术角(jiao)度看,我(wo)国(guo)镀(du)膜(mo)研(yan)究(jiu)起(qi)步于(yu)20世(shi)纪(ji)60年代,为(wei)发展(zhan)膜(mo)科技,国(guo)家(jia)计委(wei)、国(guo)家科(ke)委、国家(jia)自(zi)然(ran)科(ke)学(xue)基(ji)金委及(ji)地(di)方政府相关(guan)部(bu)门从战(zhan)略高(gao)度(du)持续地(di)支(zhi)持(chi)镀(du)膜及所(suo)用材料(liao)的(de)发展(zhan),积淀(dian)了相(xiang)应的(de)科学(xue)技术(shu),我国(guo)已成功开(kai)发出(chu)不同领域应用的(de)靶(ba)材,创(chuang)造了(le)良(liang)好的靶(ba)材(cai)研(yan)发基础(chu)和产业(ye)化(hua)条(tiao)件(jian),并(bing)形成(cheng)了一些产业。例(li)如(ru),在装饰(shi)行(xing)业用(yong)的(de)Cr、Ti、Zr、TiAl等(deng)靶(ba)材(cai),工具(ju)镀膜(mo)用(yong)的(de)TiAl靶(ba)、Cr靶(ba)、Ti靶等,玻(bo)璃(li)镀膜(mo)用(yong)的Cr靶(ba)、Ti靶(ba)、NiCr靶。从(cong)市场(chang)角(jiao)度看(kan),近年来,随着(zhe)镀(du)膜(mo)领域(yu)的(de)飞速(su)发(fa)展,大型合(he)资或(huo)独(du)资(zi)靶(ba)材企(qi)业在我国大(da)量(liang)涌现,表2列(lie)举了我(wo)国主要的溅射(she)靶(ba)材(cai)制(zhi)造商(shang)。中(zhong)国已逐渐(jian)成(cheng)为世界(jie)上靶材(cai)的(de)最大需(xu)求地(di)与(yu)使用(yong)地之(zhi)一,特别是在工模(mo)具(ju)、玻璃(li)、磁记录(lu)、平面(mian)显示(shi)、半(ban)导(dao)体和(he)太阳(yang)能等(deng)高(gao)端(duan)领(ling)域(yu),如模(mo)具、高(gao)性能刀具、低(di)辐(fu)射(she)镀(du)膜玻璃(li)、磁记(ji)录(lu)存储、平(ping)面(mian)显(xian)示(shi)器、半导体(ti)集(ji)成(cheng)电(dian)路、太(tai)阳(yang)能(neng)薄膜(mo)电池(chi)方(fang)面等。

2、存在(zai)的问题(ti)
与国际(ji)靶材公(gong)司(si)相(xiang)比(bi),我(wo)国(guo)靶材企业起(qi)步较晚(wan);同国(guo)际靶(ba)材(cai)先(xian)进(jin)的(de)水平(ping)相(xiang)比,我(wo)国靶材(cai)技术与产业(ye)水(shui)平(ping)还(hai)存(cun)在(zai)较(jiao)大的(de)差(cha)距。虽然我(wo)国(guo)各(ge)种小(xiao)靶材(cai)公(gong)司很多(duo),但(dan)还没(mei)有(you)一(yi)个(ge)专(zhuan)业(ye)化并有(you)一(yi)定规(gui)模的(de)靶材公司(si)在(zai)全球(qiu)高端(duan)靶(ba)材(cai)市(shi)场占有(you)一(yi)席(xi)之(zhi)地(di)。目(mu)前,工模(mo)具(ju)、玻璃(li)、磁(ci)记录、平面显示(shi)、半导体、太(tai)阳能等高(gao)端(duan)应用(yong)市场,还主要(yao)被欧(ou)美(mei)或日本(ben)的靶材(cai)公(gong)司(si)所垄(long)断(duan)。靶材的产(chan)品特(te)点(dian)是(shi)多品种、小批(pi)量、生(sheng)产周(zhou)期(qi)长(zhang),产品(pin)发(fa)展(zhan)趋势(shi)是(shi)向着(zhe)更(geng)高纯(chun)度(du)、更(geng)高密(mi)度、更大尺寸(cun)的方(fang)向发展(zhan)。因此,靶材生产商(shang)要有相(xiang)当(dang)的(de)材料创(chuang)新(xin)开(kai)发能力(li),来(lai)研(yan)发(fa)各(ge)种各(ge)样(yang)的靶(ba)材(cai)产品。我(wo)国靶材(cai)公(gong)司(si)大(da)多(duo)发展时间很短(duan),创(chuang)新能力(li)难以(yi)满(man)足靶(ba)材(cai)的迅(xun)速(su)发(fa)展(zhan)及变(bian)化(hua)需(xu)求,技术(shu)问(wen)题、人才(cai)问(wen)题(ti)、国(guo)际竞(jing)争问题(ti)都限制(zhi)了(le)产(chan)业(ye)的(de)发展,影响了布(bu)局的拓(tuo)展(zhan)。
首(shou)先(xian),在技术方面,我国(guo)溅(jian)射靶(ba)材(cai)企业(ye)在(zai)产品品(pin)种、制(zhi)备工艺(yi)、应用等方面(mian)都面临(lin)巨(ju)大(da)挑(tiao)战(zhan)。市(shi)场的(de)快速发展,对(dui)产(chan)品(pin)品种(zhong)要(yao)求(qiu)越来(lai)越(yue)多,更(geng)新换代(dai)也(ye)越(yue)来(lai)越(yue)快,对传(chuan)统(tong)工(gong)艺(yi)也提出(chu)更高(gao)要(yao)求(qiu),需(xu)要引人新工艺(yi)制备靶(ba)材(cai),最终(zhong)解(jie)决尺寸、平(ping)整(zheng)度(du)、纯度、杂质含(han)量、密(mi)度、氮/氧(yang)/碳(tan)/硫(liu)(N/O/C/S)、晶(jing)粒(li)尺寸与(yu)缺(que)陷控(kong)制、表(biao)面粗(cu)糙(cao)度(du)、电阻值(zhi)、异(yi)物(wu)(氧(yang)化物)含量(liang)与尺(chi)寸(cun)、导(dao)磁率等(deng)问(wen)题。在应用(yong)方面(mian),靶材利(li)用(yong)率需要得(de)到(dao)提(ti)高(gao);此(ci)外(wai),还(hai)需(xu)要(yao)解(jie)决溅(jian)射(she)过程中(zhong)微(wei)粒飞(fei)溅的问(wen)题(ti)。如(ru)图5溅射(she)靶材(cai)生(sheng)产示意图所(suo)示,溅射(she)过(guo)程中(zhong)溅(jian)射(she)靶(ba)受轰(hong)击(ji)时,由(you)于(yu)靶(ba)材内(nei)部(bu)孔隙内(nei)存的(de)气体(ti)突(tu)然释(shi)放,有(you)可能会造(zao)成大(da)尺(chi)寸(cun)的(de)靶(ba)材(cai)颗粒或微粒(li)飞(fei)溅,成(cheng)膜之(zhi)后膜材(cai)受二(er)次电子(zi)轰击时也可能(neng)会造成微(wei)粒飞溅(jian)。这(zhe)些飞(fei)溅(jian)微粒的出(chu)现(xian),会降低(di)薄膜品质(zhi),所以(yi)微粒飞(fei)溅(jian)的问(wen)题(ti)需(xu)
要(yao)得到(dao)解(jie)决(jue)。
其(qi)次(ci),我(wo)国溅射靶材(cai)产业(ye)发展(zhan)时间(jian)短,人(ren)才(cai)积(ji)累不(bu)足。面对(dui)强大(da)的(de)国(guo)际竞(jing)争,溅(jian)射靶材(cai)产(chan)业尤(you)显专(zhuan)业人(ren)才匮(kui)乏(fa)。靶(ba)材的(de)研(yan)制(zhi)主要(yao)是(shi)在(zai)企(qi)业(ye)内实施(shi),各靶材(cai)公司为在(zai)竞争(zheng)中取(qu)得优势(shi),技(ji)术(shu)均高度保(bao)密(mi),所(suo)以(yi)该行业专业(ye)化很(hen)强,人(ren)才(cai)选(xuan)择局(ju)限(xian)于(yu)为数(shu)不多的靶(ba)材(cai)公(gong)司(si)内(nei)部。高校(xiao)及科(ke)研院所开(kai)展(zhan)溅(jian)射(she)靶材(cai)基(ji)础(chu)研(yan)究(jiu)及(ji)应用研(yan)究较(jiao)少(shao),时(shi)间(jian)也(ye)较短,研(yan)究力度(du)也没有靶(ba)材公(gong)司深(shen)入(ru),因此培养(yang)的(de)人才无论是(shi)在数(shu)量(liang)上(shang)还是(shi)水平上(shang)都(dou)略显(xian)不足。
再(zai)次(ci),我国溅射靶(ba)材(cai)业面(mian)临的市(shi)场竞(jing)争日(ri)益(yi)激烈(lie)。国外企(qi)业的(de)成本(ben)较高(gao),这(zhe)为(wei)中(zhong)国制(zhi)造的靶材(cai)提供了良好的(de)进(jin)入国(guo)际市(shi)场的(de)机会;但是(shi)随着(zhe)全(quan)球(qiu)制(zhi)造(zao)中(zhong)心向中国(guo)的转移,国(guo)外靶材供应商(shang)考虑到(dao)价(jia)格较高和交(jiao)期较(jiao)长的影(ying)响,他(ta)们(men)希(xi)望(wang)靶(ba)材(cai)本土化供应,纷纷(fen)在中(zhong)国(guo)建(jian)立(li)加工厂(chang),一方面在(zai)国际竞争(zheng)中保持及(ji)提高优势(shi),另(ling)一(yi)方(fang)面抢(qiang)占(zhan)中(zhong)国(guo)市(shi)场,这(zhe)就(jiu)使(shi)得国内靶材业面(mian)临更激烈(lie)的竞(jing)争(zheng)。
四(si)、提高我(wo)国(guo)溅(jian)射(she)靶(ba)材(cai)产(chan)业(ye)竞争(zheng)力(li)的对(dui)策(ce)和建议
我国溅射(she)靶(ba)材产业(ye)要增强(qiang)核心(xin)竞争力(li),需要加(jia)强基(ji)础研究(jiu)和应用研究,重(zhong)视(shi)人(ren)才培(pei)养(yang)、得(de)到政策支(zhi)持。
1、基础(chu)研(yan)究(jiu)和(he)应(ying)用研究(jiu)方(fang)面(mian)
迎接(jie)溅(jian)射靶(ba)材(cai)巨(ju)大产(chan)业(ye)化(hua)机遇,缩小国内(nei)外溅射靶材(cai)的(de)差(cha)距(ju),首(shou)先(xian)需(xu)在产品、工(gong)艺(yi)、应(ying)用(yong)上突破(po)技术瓶颈(jing)。
但作为新(xin)兴(xing)的蓬(peng)勃发(fa)展(zhan)的(de)靶(ba)材产(chan)业及(ji)真空(kong)镀(du)膜(mo)产(chan)业,必(bi)然会遇到各(ge)种(zhong)各样的(de)科(ke)学(xue)技(ji)术(shu)难(nan)题。攻克(ke)靶(ba)材(cai)产(chan)业及(ji)真(zhen)空(kong)镀(du)膜(mo)产业(ye)发展过(guo)程(cheng)中遇(yu)到(dao)的(de)科(ke)学(xue)技术(shu)难(nan)题(ti),可(ke)以(yi)采用自(zi)主研(yan)发和国外引进相(xiang)结(jie)合(he)的方(fang)法(fa)。但(dan)由于(yu)靶(ba)材(cai)产业及(ji)真空(kong)镀膜产(chan)业(ye)科(ke)学(xue)技术更新换代较快(kuai),国外对(dui)核心(xin)科(ke)学技术(shu)设置(zhi)技术壁(bi)垒(lei),引(yin)进(jin)难度很(hen)大;另外国内(nei)外(wai)设(she)备、技(ji)术(shu)、人员(yuan)情况有(you)或(huo)多或少(shao)的(de)差(cha)异,引(yin)进的科(ke)学(xue)技术也(ye)不能(neng)完全照(zhao)搬,必须(xu)经过(guo)消化(hua)、吸收(shou)才能转化(hua)成(cheng)适用(yong)的(de)技术。这就(jiu)需要(yao)一(yi)个(ge)平(ping)台(tai),增(zeng)加研(yan)发投(tou)入及支持(chi)力度,凝聚(ju)一批专(zhuan)家(jia),通(tong)过(guo)坚持(chi)不懈的(de)研(yan)究努力(li),创造出切(qie)实(shi)可行、经(jing)
济(ji)适(shi)用(yong)的材料(liao)解决方案(an)。
研(yan)制(zhi)靶材,既(ji)要重(zhong)视应(ying)用研究,也(ye)要重视(shi)基础研(yan)究(jiu)。没(mei)有应用(yong)研(yan)究就(jiu)没有(you)产出,就(jiu)不(bu)能(neng)创(chuang)造(zao)效(xiao)益(yi),因(yin)此在(zai)企(qi)业内需(xu)要(yao)加(jia)强应用(yong)研(yan)究的力度(du)。基础研究取得(de)成(cheng)果所(suo)需周(zhou)期较长(zhang),且(qie)不(bu)能(neng)直接带来(lai)经济效(xiao)益(yi),难以满足(zu)企业(ye)要(yao)求(qiu)见(jian)效(xiao)快(kuai)、追逐(zhu)利润(run)的目(mu)标。但如(ru)果(guo)缺乏(fa)基(ji)础研(yan)究(jiu),应(ying)用(yong)研究的(de)发展(zhan)就会(hui)遇(yu)到(dao)一(yi)定的(de)研(yan)发瓶颈(jing),从(cong)而(er)限制应(ying)用(yong)研究的(de)发展。这(zhe)就(jiu)需要(yao)国家及(ji)地(di)方给予(yu)扶持(chi),资(zi)助企业建立(li)靶(ba)材重(zhong)点实验(yan)室,搭建(jian)专业(ye)化(hua)研(yan)发平(ping)台,集中(zhong)优(you)势(shi)资源,保障(zhang)研(yan)发(fa)资(zi)源专(zhuan)用,产(chan)学研(yan)开放合(he)作(zuo),积(ji)极(ji)推进(jin)科技成果产(chan)业(ye)化,使(shi)得(de)基(ji)础研究(jiu)及(ji)应(ying)用(yong)研(yan)究(jiu)取(qu)得双(shuang)丰收。
2、人(ren)才方(fang)面(mian)
企(qi)业竞争关键是人(ren)才(cai),为吸(xi)引更(geng)多人(ren)才(cai),在政策上(shang),需要提高(gao)灵活性,多(duo)种方式(shi)并存。为(wei)激发研(yan)究(jiu)人(ren)员的(de)积极(ji)性,企(qi)业内(nei)部(bu)可以在体制(zhi)上加(jia)强(qiang)激励(li)机制,设(she)立(li)专(zhuan)门(men)的资金,对(dui)作(zuo)出突(tu)出贡献的(de)科研人(ren)员予以奖励(li)。
3、政(zheng)策(ce)方面(mian)
溅(jian)射(she)靶(ba)材目前(qian)最主要(yao)的市场(chang)在(zai)国(guo)外(wai),要(yao)与(yu)国(guo)外(wai)靶(ba)材供应(ying)商竞(jing)争,我(wo)国(guo)溅射靶材企(qi)业需(xu)得(de)到国(guo)家(jia)在(zai)进(jin)出(chu)口政策上的(de)扶持(chi)。自(zi)金(jin)融(rong)危(wei)机后(hou),国(guo)际货币战日(ri)趋(qu)激(ji)烈(lie),人(ren)民币(bi)虽(sui)有(you)小(xiao)幅升(sheng)值(zhi),但升(sheng)值(zhi)压力(li)仍(reng)然(ran)很大(da),而(er)美(mei)元(yuan)、欧(ou)元(yuan)等货(huo)币(bi)均有(you)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的贬(bian)值,这使得国产(chan)靶(ba)材的价(jia)格(ge)优(you)势在(zai)降低(di)。在进出(chu)口政(zheng)策上,如(ru)果(guo)国家(jia)对靶材(cai)产品给予(yu)适(shi)当(dang)退税(shui),鼓励靶(ba)材(cai)产(chan)品出口,必将加(jia)大(da)靶(ba)材(cai)出(chu)口产品的(de)竞(jing)争优势(shi),推(tui)动(dong)靶材产(chan)业(ye)
的发展(zhan)。
五(wu)、溅射靶材(cai)行业(ye)的展望(wang)
溅射靶(ba)材在国(guo)际(ji)、国内市场都(dou)呈(cheng)现出快速增(zeng)长(zhang)的(de)势头,规(gui)模(mo)应用(yong)和(he)产(chan)业化(hua)时(shi)代已(yi)经(jing)到(dao)来。靶(ba)材产业发展(zhan)的(de)趋(qu)势首(shou)先是(shi)市场(chang)分化,技(ji)术含(han)量较(jiao)低(di)的产品将逐渐(jian)面(mian)临(lin)更为(wei)激烈(lie)的(de)竞(jing)争(zheng)。众(zhong)多小型(xing)靶(ba)材公(gong)司具有灵(ling)活的机(ji)制(zhi)、低廉(lian)的(de)生产(chan)成本(ben),这将(jiang)使得(de)低端(duan)靶(ba)材市场(chang)形(xing)成(cheng)价(jia)格战为主(zhu)的(de)模(mo)式(shi);而靶(ba)材在磁记录、半导(dao)体、太阳能(neng)等(deng)高端产业的(de)市(shi)场,将(jiang)会(hui)继(ji)续(xu)呈现技术(shu)引(yin)领的(de)态(tai)势,国(guo)内(nei)外(wai)技术
先(xian)进(jin)的(de)靶(ba)材供(gong)应商将在(zai)竞争中(zhong)占(zhan)有绝(jue)对优(you)势(shi),镀膜(mo)厂(chang)家(jia)对靶(ba)材供应(ying)商(shang)将具有(you)更强的依(yi)赖(lai)性。
溅(jian)射(she)靶(ba)材(cai)将会呈(cheng)现不(bu)同(tong)应(ying)用领(ling)域(yu)发展(zhan)不(bu)均(jun)衡(heng)的状(zhuang)况。在装饰镀(du)膜(mo)行业,镀(du)膜厂家(jia)产品转型(xing),溅(jian)射(she)靶(ba)材(cai)产(chan)能(neng)相对(dui)饱和(he),增(zeng)长(zhang)空间有限(xian)。工(gong)具镀(du)膜行(xing)业(ye),国外(wai)靶(ba)材(cai)公(gong)司将(jiang)会(hui)稳(wen)步(bu)增(zeng)长,但(dan)速度不会(hui)太快;而(er)国内靶(ba)材公(gong)司(si)由于高端(duan)镀(du)膜(mo)市场(chang)工(gong)具镀(du)膜用靶材(cai)处于开(kai)发阶段,随着产品(pin)开(kai)发成(cheng)功(gong),国产(chan)靶(ba)材(cai)的(de)价(jia)格优(you)势(shi)将(jiang)会(hui)为国(guo)内(nei)靶材(cai)厂(chang)家(jia)赢得(de)一(yi)定市(shi)场(chang)。磁(ci)存储(chu)行业,规模(mo)将继续(xu)扩大(da),磁记录(lu)用(yong)靶材(cai)也(ye)会(hui)蓬勃发展,国(guo)际(ji)国内市场(chang)都(dou)会(hui)有较(jiao)大增长(zhang)。半(ban)导体(ti)行(xing)业(ye)所需(xu)靶材品种(zhong)繁多(duo),每(mei)一种用(yong)量都很(hen)大(da),国外(wai)技(ji)术成(cheng)熟,研(yan)发(fa)力(li)量雄(xiong)厚(hou),将在很(hen)长(zhang)一(yi)段时间(jian)内(nei)处(chu)于(yu)引(yin)领(ling)地(di)位。太阳(yang)能(neng)行(xing)业(ye)发(fa)
展潜力(li)巨(ju)大(da),未(wei)来5~10年内,将会(hui)掀起一(yi)场(chang)新(xin)的(de)绿色(se)能(neng)源(yuan)产业(ye)革命(ming)。可(ke)以(yi)预(yu)计(ji),太阳(yang)能(neng)光(guang)伏(fu)发(fa)电在不(bu)远的(de)将来会占据世界(jie)能源消(xiao)费(fei)的重(zhong)要(yao)席(xi)位,不但要(yao)替代部(bu)分常规能源(yuan),而且将(jiang)成(cheng)为世界能源供(gong)应(ying)的(de)主(zhu)体。随着(zhe)太(tai)阳能行业(ye)进一(yi)步(bu)爆炸(zha)式(shi)增(zeng)长,太(tai)阳能(neng)电池(chi)用溅(jian)射(she)靶材(cai)将会(hui)迎来(lai)新一(yi)轮(lun)大规(gui)模增长。
溅(jian)射靶材(cai)的(de)发(fa)展(zhan),将形(xing)成(cheng)技术与(yu)服(fu)务决(jue)定(ding)企业(ye)成败(bai)的局(ju)面(mian)。技术力(li)量(liang)雄厚(hou),研(yan)发产(chan)品(pin)品种多并(bing)具有(you)几(ji)种(zhong)特(te)有(you)产品(pin)的靶(ba)材(cai)公(gong)司,会(hui)在市场(chang)竞(jing)争(zheng)中(zhong)取(qu)得(de)话(hua)语(yu)权(quan)。规模的扩大(da),使销售过程对(dui)资金的(de)要求提(ti)高,资金占(zhan)用(yong)量加大(da),周(zhou)转(zhuan)时间变(bian)长,这(zhe)些都(dou)对(dui)靶材企业(ye)运营(ying)管理提(ti)出更(geng)高挑(tiao)战(zhan)。镀膜行(xing)业的(de)扩大及发展,将(jiang)会(hui)使得(de)该(gai)行业(ye)竞(jing)争愈(yu)演愈烈(lie),对(dui)靶(ba)材供(gong)应(ying)商(shang)的(de)产(chan)品(pin)服务(wu)要(yao)求更(geng)高。售(shou)前售(shou)后服(fu)务好的(de)靶材(cai)供(gong)应商,将(jiang)会受到(dao)镀(du)膜(mo)厂(chang)家的青睐(lai)。
提(ti)高(gao)溅(jian)射靶(ba)材(cai)利(li)用(yong)率也是(shi)靶(ba)材(cai)发展(zhan)的(de)趋势。常规(gui)的(de)长方(fang)体(ti)形和圆(yuan)柱(zhu)体形(xing)磁(ci)控(kong)溅射靶为(wei)实心的,是以圆环形永(yong)磁(ci)体在靶(ba)材(cai)表面(mian)建立环形磁场(chang),在轴(zhou)问(wen)等距离(li)的(de)环形表(biao)面(mian)形成(cheng)刻(ke)蚀区,因(yin)而影响(xiang)沉(chen)积薄膜厚(hou)度的均(jun)匀性(xing),靶(ba)材(cai)的利用率(lv)仅(jin)为20%~30%。国内外(wai)正在(zai)推(tui)广(guang)应用的(de)旋(xuan)转圆柱(zhu)磁控(kong)溅(jian)射(she)靶是(shi)空心(xin)圆(yuan)管(guan),它可(ke)围(wei)绕固定的(de)条状磁铁组(zu)件旋转,可(ke)360。均匀刻蚀靶面,靶(ba)材(cai)利用率(lv)高达(da)80%。
随着(zhe)低(di)碳(tan)经(jing)济(ji)的(de)兴(xing)起,节(jie)能环(huan)保是企业(ye)发展(zhan)需要考虑的(de)战略(lve)要(yao)素(su)。靶材(cai)服务(wu)于(yu)节(jie)能(neng)环保行(xing)业,就行业本身(shen)而(er)言(yan)也(ye)需要一个节(jie)能(neng)环(huan)保的(de)生(sheng)产(chan)环(huan)境,一方(fang)面这(zhe)是顺(shun)应整个(ge)行业(ye)发展的需(xu)求(qiu),另一方面也(ye)是树(shu)立企(qi)业(ye)形象(xiang)、赢(ying)得客户(hu)信心(xin)的保(bao)障。国内(nei)现(xian)有(you)的小(xiao)型靶(ba)材生(sheng)产厂(chang),须加以(yi)设(she)备及作(zuo)业(ye)环(huan)境改(gai)造(zao),否(fou)则不仅(jin)规(gui)模(mo)难以发展(zhan)起(qi)来,甚至还会(hui)面临(lin)关闭的(de)风(feng)险。
总的(de)来说,靶材行业(ye)前(qian)景广阔。镀(du)膜产(chan)业(ye)的(de)快(kuai)速(su)扩大及(ji)市场(chang)需(xu)求的(de)急剧(ju)膨胀(zhang),无疑将带动(dong)靶材市(shi)场的快速发展(zhan)。此(ci)外,靶材所属(shu)的(de)新(xin)材料(liao)领(ling)域,目(mu)前(qian)已(yi)经得(de)到(dao)了国家(jia)的高(gao)度重视和(he)大(da)力支持(chi)。在镀(du)膜市场(chang)需(xu)求增多、国(guo)家扶(fu)持力度(du)加(jia)大的情况下,一批(pi)靶(ba)材(cai)企业(ye)将会迅速(su)成(cheng)长(zhang)起(qi)来,成(cheng)为(wei)靶(ba)材(cai)行(xing)业的(de)引(yin)领者(zhe),带(dai)动(dong)行(xing)业的(de)发展,创(chuang)造(zao)可(ke)观(guan)的(de)经(jing)济(ji)效益(yi)和(he)社(she)会(hui)效益。
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