【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于低銦靶材制備，具體涉及一種in4sn3o12靶材及其制備方法。
技術介紹
1、透明導電氧化物薄膜(transparent?conductive?oxide，簡稱為tco薄膜)是顯示、異質結太陽能電池、low-e玻璃以及電致變色等器件中的關鍵材料。氧化銦錫(indium?tinoxide，簡稱為ito)靶材則是工業上制備tco薄膜的主要原材料，常用的ito靶材中氧化銦質量分數大于或等于90％(即90/10ito靶材)，對應銦含量為74.4％及以上。由于銦的價格高昂且資源短缺，導致了ito靶材成本居高不下，這限制了其在光伏和low-e玻璃等領域的大規模應用和推廣。因此，急需一種低成本且具有優異光電性能的靶材。
2、in4sn3o12中銦含量僅為45.6％，是一種備受關注且較有潛力的低銦材料。相關技術中，cn116496081?a公開了一種in4sn3o12基且銦含量為43.5-55.7％的低銦靶材，cn118084480a則公開了一種in4sn3o12基且銦含量為40.5-42％的低銦靶材。這些技術存在一些不足之處，具體而言，cn116496081?a制備的低銦靶材相對密度≥98％，電阻率≤5×10-3ω·cm，但工業上大規模應用的90/10ito靶材的相對密度大多≥99％，且電阻率≤1×10-3ω·cm，因此需要進一步提升in4sn3o12靶材的致密度并降低電阻率。cn?118084480a制備的低銦靶材雖致密度≥99.5％，但為了去除燒結助劑三氧化二銻，靶材燒結過程中需要在低溫段(1280-1320℃)
3、因此，需要開發一種新的in4sn3o12靶材的制備方法。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少解決現有技術中存在的上述技術問題之一。為此，本專利技術提供了一種in4sn3o12靶材的制備方法，采用共沉淀法先制備in4sn3o12粉體，簡化了制備工藝流程且提高了銦錫混合的均勻度，采用有機酸活化in4sn3o12粉體，降低燒結溫度，最終可以獲得致密度≥99.2％，電阻率≤8×10-4ω·cm，以及高均勻性的in4sn3o12基靶材。
2、本專利技術的第一方面提供了一種in4sn3o12靶材的制備方法，包括以下步驟：
3、s1：以金屬銦和金屬錫為原料，通過酸溶解，得到混合的金屬鹽溶液，將所述混合的金屬鹽溶液滴入氨水中，沉淀形成氫氧化銦和氫氧化錫沉淀，將所述氫氧化銦和氫氧化錫沉淀干燥后得到混合粉體并升溫反應，得到in4sn3o12粉體，將所述in4sn3o12粉體造粒，得到造粒粉體；
4、s2：將所述造粒粉體通過模具成型，得到素坯；
5、s3：燒結所述素坯，得到in4sn3o12靶材。
6、本專利技術關于in4sn3o12靶材的制備方法中的一個技術方案，至少具有以下有益效果：
7、本專利技術采用共沉淀法先制備in4sn3o12粉體，簡化了制備工藝流程且提高了銦錫混合的均勻度，采用有機酸活化in4sn3o12粉體，降低燒結溫度，最終可以獲得致密度≥99.2％，電阻率≤8×10-4ω·cm，以及高均勻性的in4sn3o12基靶材。
8、雖然共沉淀是一種常規的制粉工藝并廣泛應用于各個領域，很多粉體都可以通過共沉淀的方法制備，然而，由于材料體系不相同，本專利技術中的共沉淀和現有的共沉淀的過程和機理不相同。在本專利技術中，通過酸溶解金屬銦和金屬錫，可以達到高均勻性，同時簡化了工藝流程。本專利技術的難點在于混合溶液在共沉淀時的先后順序(in(oh)3和sn(oh)4的ksp不一樣)，ksp即難溶物質(沉淀)的離子平衡常數，也稱之為溶度積，其等于陽離子和陰離子濃度的乘積，當乘積超過ksp時，即出現沉淀。例如，本專利技術中，in(oh)3和sn(oh)4均為難溶于水的物質，表現為沉淀，溶液中存在大量in3+和sn4+時，此時滴入堿性溶液提供oh-，當oh-濃度超過某一限度時，則出現in(oh)3和sn(oh)4沉淀。需要說明的是，由于二者ksp存在差異，若是將添加順序反過來，向in3+和sn4+的溶液中逐漸滴入氨水(提供oh-)，此時，由于陽離子處于過量狀態，而oh-量較少，因此ksp較小的氫氧化物會優先沉淀，導致沉淀不均勻的現象(不同顆粒之間的化學組成差異大)。也即，如果是將氨水逐漸滴入混合溶液中，即使同時也采取了相應的分散均化措施，也會出現沉淀不均勻的現象。此外，納米粉體制備過程中通常加入硅酸鈉作為分散劑，但對于tco靶材，硅和鈉是危害嚴重的雜質。而本專利技術將混合的金屬鹽溶液滴入氨水中，氨水始終保持過量的狀態，逐漸將混合的金屬鹽溶液滴入氨水中，控制滴入速度，由此，保證了滴入的in3+和sn4+幾乎同時沉淀完全，避免了沉淀不均勻的問題，提高了銦錫混合的均勻度，活化in4sn3o12粉體的有機酸，其在靶材高溫燒結過程中會揮發，不會引入新的雜質。
9、此外，本專利技術對于粉體粒度沒有特別高的要求，由此，簡化了制備工藝，由于對粉體粒度要求較低，后續將合成的in4sn3o12粉體砂磨即可，只需通過物理的方法細化粉體。
10、本專利技術中，制備得到的靶材主基體為in4sn3o12，其為六角晶型，與現有技術中如sn摻雜的in2o3屬于截然不同的體系。
11、本專利技術的制備方法，無需昂貴的設備和復雜的過程控制，反應條件不苛刻，原料易得，生產成本低，容易工業化生產。
12、根據本專利技術的一些實施方式，步驟s1中，金屬銦和金屬錫原料中，銦所占的質量分數為39.5％～56.8％。
13、金屬銦和金屬錫原料中，銦所占的質量分數為39.5％～56.8％，屬于低銦，大幅降低了成本。
14、根據本專利技術的一些實施方式，步驟s1中，所述酸包括濃硝酸或濃鹽酸。
15、根據本專利技術的一些實施方式，所述濃硝酸的濃度為50％～65％。
16、按照完全生成硝酸銦和硝酸錫所需量的1.05-1.15倍投入硝酸溶液，保證金屬銦和錫能夠溶解充分，充分溶解2-5h后得到混合金屬鹽溶液。
17、根據本專利技術的一些實施方式，所述濃鹽酸的濃度為20％～38％。
18、根據本專利技術的一些實施方式，步驟s1中，所述氨水的濃度為20％～28％。
19、根據本專利技術的一些實施方式，步驟s1中，所述氨水的濃度為20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％中的任一值或任意兩者形成的范圍值，如24％～26％。
20、根據本專利技術的一些實施方式，所述氨水的使用量為金屬銦和金屬錫全部生成金屬鹽所需量的1.08～1.20倍。
21、根據本專利技術的一些實施方本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種In4Sn3O12靶材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，金屬銦和金屬錫原料中，銦所占的質量分數為39.5％～56.8％。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述酸包括濃硝酸或濃鹽酸；和/或，所述濃硝酸的濃度為50％～65％；和/或，所述濃鹽酸的濃度為20％～38％。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述氨水的濃度為20％～28％；和/或，所述氨水的使用量為金屬銦和金屬錫全部生成金屬鹽所需量的1.08～1.20倍。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，還包括在氨水中添加0.2wt％～0.6wt％的聚乙烯吡咯烷酮促進反應進行完全，在形成氫氧化銦和氫氧化錫沉淀的同時開啟超聲波分散，待完全沉淀后，將得到的氫氧化銦和氫氧化錫沉淀經過離心清洗，然后經過噴霧干燥，得到混合粉體。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述升溫反應的過程包括：在500℃～600℃保溫2h～8h
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述模具成型的成型壓力為100MPa～180MPa，脫模后在150MPa～220MPa條件下冷等靜壓20min～60min，得到素坯。
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結的過程包括：將所述素坯以0.5～2℃/min的速度升溫至600℃～800℃保溫2h～6h，然后以1～3℃/min的速度升溫至1300℃～1450℃，同時以5L/min～30L/min的速度通入氧氣，并保溫1h～5h，保溫結束后在1150℃～1300℃保溫5h～10h，最后以1℃/min～5℃/min的速度降至室溫。
9.一種In4Sn3O12靶材，其特征在于，由權利要求1至8中任一項所述的制備方法制備得到。
10.根據權利要求9所述的In4Sn3O12靶材，其特征在于，所述In4Sn3O12靶材的致密度≥99.2％，電阻率≤8×10-4Ω·cm。
...【技術特征摘要】
1.一種in4sn3o12靶材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，金屬銦和金屬錫原料中，銦所占的質量分數為39.5％～56.8％。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述酸包括濃硝酸或濃鹽酸；和/或，所述濃硝酸的濃度為50％～65％；和/或，所述濃鹽酸的濃度為20％～38％。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述氨水的濃度為20％～28％；和/或，所述氨水的使用量為金屬銦和金屬錫全部生成金屬鹽所需量的1.08～1.20倍。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，還包括在氨水中添加0.2wt％～0.6wt％的聚乙烯吡咯烷酮促進反應進行完全，在形成氫氧化銦和氫氧化錫沉淀的同時開啟超聲波分散，待完全沉淀后，將得到的氫氧化銦和氫氧化錫沉淀經過離心清洗，然后經過噴霧干燥，得到混合粉體。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述升溫反應的過程包括：在500℃～600℃保溫2h～8h、1000℃～1200℃保溫3h～8h，以及1300℃～1500℃保溫1h～5h；和/或，步驟s1中，將所述in4sn3o12粉體通過有機酸活化和造粒的過程...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐威，丁金鐸，葛春橋，陳露，李強，梁齊瑩，
申請(專利權)人：中山智隆新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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