AZO靶材热压致密化及Al元素扩散研究

Study of the hot-pressing densification process of AZO target and the diffusion behavior of Al element

摘要: 以98∶2(质量比)的ZnO-Al2O3混合粉体为原料热压制备AZO靶材.通过阿基米德排水法测定试样密度,XRD分析物相组成,TEM观察靶材的微观结构,研究靶材热压致密化和Al元素扩散的规律.结果表明:Al元素在未经煅烧的原料粉中以Al2O3的形式存在；而在煅烧处理后的粉末中,Al元素部分扩散进入了ZnO的晶格中,导致其层状属性c/a值的减小,另一部分Al元素由于固溶度的限制形成ZnAl2O4尖晶石.在热压温度为1 000℃时,未经煅烧的原料粉中Al2O3与ZnO发生反应生成ZnAl2O4；而煅烧处理后的粉末在1 000℃热压时,尖晶石含量最高为3.41％(质量分数,下同),温度升至1 150℃,ZnAl2O4的含量下降至2.64％,延长保温时间,ZnAl2O4含量逐渐减少.由此说明,热压温度为1 000℃时,易于形成ZnAl2O4相,在升温过程中,ZnAl2O4与ZnO中的Al元素存在互扩散.通过靶材的微观结构分析发现,ZnO晶粒中夹杂着ZnAl2O4,Al元素含量在ZnO晶粒中呈梯度分布.在热压过程中插入合适的保温保压点能改进热压工艺,有效提高靶材的致密度.