Les cibles en zirconium sont des matériaux en forme de disque ou de plaque, principalement utilisés pour le dépôt par pulvérisation cathodique dans l’industrie électronique. Lors de la pulvérisation cathodique à haute température, ces cibles sont déposées sur des substrats pour former les couches minces souhaitées.
Dans les technologies avancées de préparation de couches minces, le choix du matériau cible joue un rôle déterminant dans la performance du film final. Les cibles en zirconium deviennent un composant essentiel dans les industries des semi-conducteurs, de l’optoélectronique, des revêtements optiques et des revêtements fonctionnels.
I. Caractéristiques de base des cibles en zirconium
Le zircon (Zr) est un métal blanc grisâtre dont la masse volumique est d’environ 6,51 g/cm³ et dont le point de fusion peut atteindre 1855 °C. Il possède les caractéristiques exceptionnelles suivantes:
Point de fusion et résistance élevés: Convient au dépôt de couches minces à haute température;
Excellente résistance à la corrosion: Forte résistance aux acides, aux bases et aux solutions salines;
Bonne conductivité électrique et thermique: Assure un transfert d’énergie stable pendant la pulvérisation cathodique;
Haute pureté pour des films à faible teneur en défauts: Les cibles en zirconium haute pureté réduisent efficacement les impuretés, améliorant ainsi la densité et l’uniformité du film.
II. Types de cibles en zirconium
Selon les applications et les exigences des équipements, les cibles en zirconium sont généralement classées selon les types suivants:
Cible circulaire: Couramment utilisée dans les systèmes de pulvérisation cathodique magnétron;
Cible plane: Adaptée aux lignes de production de revêtements de grande surface;
Cible rotative: Améliore le taux d’utilisation et l’efficacité du dépôt, couramment utilisée en production industrielle.
De plus, des produits de différentes puretés (99,5 % ~ 99,99 %) et de dimensions personnalisées peuvent être fournis selon les exigences spécifiques du procédé.
III. Domaines d'application des cibles en zirconium
Grâce à leurs excellentes propriétés physiques et chimiques, les cibles en zirconium sont largement utilisées dans diverses industries de haute technologie:
Industrie de l'électronique et de l'information
Les cibles en zirconium permettent de préparer des films à base de zirconium aux excellentes propriétés diélectriques. Ces films contrôlent efficacement le transport et le stockage des électrons, réduisent les interférences de signaux et améliorent la clarté et la vitesse de réponse de l’affichage.
2. Fabrication de puces semi-conductrices
Les cibles en zirconium sont utilisées dans les procédés de métallisation lors de la fabrication de semi-conducteurs. Les couches minces de zirconium déposées peuvent servir de couches barrières ou d’adhérence.
Industrie optique
1. Revêtements optiques
Les films d’oxyde de zirconium formés à partir de cibles en zirconium présentent un indice de réfraction élevé et un faible coefficient d’absorption. Déposés sur des composants optiques, ces films améliorent la transmission de la lumière, réduisent les pertes par réflexion et améliorent la qualité d’image des systèmes optiques.
2. Fabrication de fibres optiques
Les cibles en zirconium servent à la fabrication de revêtements sur les préformes de fibres optiques. Le revêtement obtenu protège le cœur de la fibre de la corrosion environnementale tout en ajustant le profil de l’indice de réfraction, permettant ainsi une transmission efficace du signal optique.
Industrie des nouvelles énergies
1. Cellules solaires
Pour les cellules solaires en silicium cristallin, les couches minces de zirconium peuvent servir de couches de passivation de surface, réduisant ainsi la recombinaison électronique à la surface du silicium et améliorant le rendement de la conversion photoélectrique.
Dans les cellules solaires à couches minces, telles que les cellules CIGS (Cu(In,Ga)Se₂) le zirconium peut servir de couche tampon pour optimiser la structure interne de la bande d’énergie, faciliter la séparation et la collecte des porteurs de charge et améliorer les performances globales de la cellule.
2. Batteries lithium-ion
Pour améliorer la sécurité, la durée de vie et la densité énergétique des batteries lithium-ion, l’innovation en matière de matériaux est cruciale. Des oxydes de zirconium ou des oxydes composites peuvent être préparés à partir de cibles de zirconium et appliqués aux matériaux d’électrodes ou aux revêtements séparateurs.
Applications décoratives et protectrices
1. Traitement de surface des bijoux
Les cibles de zirconium sont utilisées dans les procédés de revêtement pour former un film de zirconium à l’éclat diamanté sur les surfaces des bijoux. Ces films présentent une dureté extrêmement élevée, une excellente résistance aux rayures et une grande variété de couleurs. En ajustant les paramètres de revêtement, il est possible de simuler diverses teintes de pierres précieuses, ajoutant ainsi une touche d’élégance aux bijoux.
2. Protection des matériaux aérospatiaux
Dans le secteur aérospatial, les cibles en zirconium sont principalement utilisées pour produire des alliages hautes performances dotés d’une résistance mécanique et d’une résistance à la corrosion exceptionnelles. L’ajout de zirconium améliore considérablement les performances globales des alliages, les rendant plus fiables et plus durables pour les applications aérospatiales.
IV. Préparation et contrôle qualité des cibles en zirconium
Procédé de fabrication
Fusion: L’oxyde de zirconium de haute pureté est réduit en zirconium métallique dans un four à arc électrique ou à induction, sous température et atmosphère contrôlées afin d’éviter toute contamination.
Coulée: Le zirconium fondu est coulé en lingots sous gaz inerte de haute pureté afin de garantir la pureté du matériau et l’intégrité structurelle.
Laminage: Les lingots de zirconium coulés sont laminés à chaud et à froid pour obtenir l’épaisseur et la forme souhaitées. Des chauffages et refroidissements répétés améliorent la densité et l’uniformité du matériau.
Traitement de surface et contrôle qualité
Traitement de surface: Avant utilisation, les cibles en zirconium subissent des traitements de surface tels qu’un polissage chimique ou mécanique pour éliminer les oxydes et les impuretés de surface.
Contrôle qualité: Contrôle qualité : Des instruments d’analyse de pointe, tels que la fluorescence X (XRF) et la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS), sont utilisés pour tester rigoureusement la pureté et l’uniformité, garantissant ainsi la conformité aux normes d’application de haute technologie.
V. Avantages des cibles en zirconium VIMATERIAL
VIMATERIAL propose des cibles en zirconium haute pureté présentant les caractéristiques suivantes:
Pureté élevée (≥ 99,95 %) et faible teneur en oxygène;
Microstructure uniforme, densité élevée et absence de fissures;
Grande précision dimensionnelle et excellent état de surface;
Disponibles en cibles circulaires, planes et rotatives;
Fabrication sur mesure possible sur demande;
Excellentes performances de liaison cible-plaque de support.
VI. Conclusion
Avec les progrès constants des technologies de couches minces, la demande de matériaux cibles plus purs, plus denses et plus stables ne cesse de croître.
Grâce à ses propriétés physiques exceptionnelles et à sa large gamme d’applications, la cible en zirconium est devenue un choix incontournable pour les matériaux de revêtement haut de gamme.
VIMATERIAL s’engage à fournir à ses clients des solutions de cibles en zirconium haute pureté et hautes performances, contribuant ainsi à une qualité et une efficacité supérieures dans les procédés de dépôt de couches minces.