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靶材是真空镀膜的重要原材料，靶材的纯度、密度直接影响膜系的成分和综合性能。近二三十年以来，随着溅射镀膜技术的快速发展，新的靶材
制备技术不断出现，靶材质量和性能也取得了显著提高。
起初，美国镀膜设备供应商boc公司开发出旋转阴极靶材，靶材的利用率由传统矩形平面靶的40%提高到80%，大量节约镀膜成本，从此旋转靶材在镀膜行业得到了广泛应用。
然而，要制备长度接近4m、直径φ(150~190)mm的高纯度中空圆柱靶是对技术和能力的挑战！塔吉特拥有成熟的旋转靶材热喷涂制备技术，并于2013年成功推出镀膜玻璃用高密度zn、sn、ni及其合金大尺寸旋转靶材的熔铸制备技术。本文从制备技术、靶材组织和溅射性能方面对两种旋转靶材做了比较。
喷涂和熔铸喷涂和熔铸制制靶技术
喷涂制备金属靶是利用电弧将靶材材料加热到熔融或半熔融状态，借助高速气体将其雾化，形成小的熔滴，并加速喷射到衬管或衬板表面，快速冷却凝固成金属涂层靶材的过程。非金属和陶瓷靶通常是利用等离子加热粉末材料的方法喷涂制成。
靶材熔铸技术可分为三种不同的浇铸形式：无衬管或衬板的整体式甩带浇铸（例如nicr、niv靶）、有衬管或衬板的直接浇铸（例如zn、sn及其合金靶）、分段甩带浇铸再粘结成靶材（ag等）。表1给出了塔吉特主要旋转靶材及其制备方法。
靶材显微组织比较
由于制备方法不同，旋转靶材表现出不同的性质（表2），特别是显微组织。
热喷涂旋转靶材的显微组织为圆饼状扁平细晶粒，晶粒取向平于旋转轴方向。组织内有大量微米孔洞，整体孔隙率高达5~20%。孔隙的数量和形状强烈地依赖于使用的涂层材料、喷涂技术和气体流量。气孔与靶材制备和储存中的环境湿度、氧气的吸附和脱附直接相关。因此，热喷涂靶材在储运过程中严格防潮防污染包装，在溅射前必须用隔离的前级泵除去表面吸附气体。
熔铸靶材呈现为较粗大的等轴晶或树枝晶显微组织，晶粒取向垂直于旋转轴的方向。然而，组织致密，无气孔，表明制备过程中无氧气和湿气的吸附或脱附问题。气孔的消失使靶材的导热率提高，有助于溅射靶材表面的热量快速传递给旋转靶材内表面的冷却水（或衬管）。
表一 塔吉特主要旋转靶材及其制备方法
cr crsi ti nicr azo ag zn
电弧喷涂 √
等离子喷涂 √ √ √
整体式浇铸 √
直接浇铸
浇铸+粘结 √
其他 √ √
表二热喷涂和熔铸靶材的性质比较
热喷涂旋转靶 熔铸旋转靶
密度
孔隙率
80~95%理论密度
5~20%
100%理论密度
0%
氧含量
氮含量
＜5000ppm
＜400ppm
＜200ppm
＜50ppm
平均晶粒尺寸
晶粒形状
（1~100）μm
圆饼状
（0.1~2）μm
球状或树枝晶
靶材氧含量比较
组织的多孔性是热喷涂靶材的一个重要缺陷。在喷涂过程中，靶材表面和空气中的o2和n2大面积接触，即使是真空等离子喷涂技术，也不能避免合金靶材中氧化物和氮化物的产生。相对来说，熔铸制靶技术很容易通过熔渣反应防止金属的氧化和氮化，从而得到极低氧含量的纯金属或合金材。
材料种类和粘结工艺
热喷涂可使用棒材、线材和粉状颗粒的涂层材料（熔融前不会蒸发），因而热喷涂制靶技术适用于金属、合金和陶瓷等多种材料。熔铸靶材技术仅限于熔点和浇铸设备相匹配的金属或合金材料，脆性陶瓷不适合浇铸，熔点太高则需要特别的浇铸设备。而且，一些陶瓷材料在达到熔点之前会升华或分解。
热喷涂旋转靶材是把涂层材料直接喷涂于衬管上，不需要另外的粘结工序。这和低熔点金属（熔点
靶材的溅射性能
两种方法制备靶材的组织不同，决定了靶材使用性能的差异（表3）。
热喷涂靶材组织疏松多孔，含氧量高，因而呈现灰色表面，缺少金属光泽；吸附的杂质、湿气妨碍高真空的迅速获得，容易导致溅射过程中放电、靶材溅射表面瞬间高温易于使松散颗粒团状掉落，污染被镀件（玻璃）表面，影响镀膜质量和镀膜产品的合格率。
熔铸靶材结构致密，不易被湿气和杂质侵入，高纯度的金属元素稳定溅射，从而降低设备故障率和镀膜产品不良率；而且，靶材的高密度决定了更好的导热效果、更多的可溅射材料和更长的使用寿命。经验证明，熔铸靶材正以其优良的溅射性能和高的性价比赢得越来越多的镀膜厂家的青睐。
表三热喷涂和熔铸靶材的溅射性能差异
热喷涂旋转靶 熔铸旋转靶
靶材表面状态 平整，灰色，色相较暗 平整致密，有金属光泽
孔洞表现 大量直径＜0.5mm的小孔 偶有单个孔洞，直径＜0.2mm
放电率 大量小孔容易吸收湿气
较高的放电率
很少放电
稳定溅射
溅射性能 溅射过程中松散颗粒容易掉落
污染被镀物
显微组织表现出致密性
无松散颗粒
使用寿命 较短 比喷涂管长约20%
靶材成本
热喷涂和熔铸靶材不同的生产过程决定了不同的成本构成。 热喷涂靶材的生产成本随靶材厚度的增加而增大，靶材厚度越大，喷涂时间越长，能量和气体量消耗越大。而且，可以通过调整喷涂工艺获得不同的靶材尺寸。
相对而言，熔铸旋转靶材的成本随厚度变化较小，靶材先熔铸成型，而后机械加工达到尺寸要求。对于不同尺寸的旋转靶材，其原材料和加工成本基本是固定的。综合考量，熔铸靶材以其高纯度、高密度、优良的溅射性能向我们展示了高的性价比。
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赵义成
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