Zirkoniumtargets sind scheiben- oder plattenförmige Materialien aus Zirkonium, die hauptsächlich im Sputterverfahren in der Elektronikindustrie eingesetzt werden. Beim Hochtemperatur-Sputtern werden diese Targets auf Substrate abgeschieden, um die gewünschten Dünnschichtmaterialien zu bilden.
In modernen Dünnschichtherstellungstechnologien spielt die Wahl des Targetmaterials eine entscheidende Rolle für die Leistungsfähigkeit der fertigen Schicht. Zirkoniumtargets werden zunehmend zu einem unverzichtbaren Bestandteil in der Halbleiter-, Optoelektronik-, optischen und funktionalen Beschichtungsindustrie.
I. Grundlegende Eigenschaften von Zirkoniumtargets
Zirkonium (Zr) ist ein grauweißes Metall mit einer Dichte von ca. 6.51 g/cm³ und einem Schmelzpunkt von bis zu 1855°C. Es besitzt folgende herausragende Eigenschaften:
Hoher Schmelzpunkt und hohe Festigkeit: Geeignet für die Dünnschichtabscheidung unter Hochtemperaturbedingungen;
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit: Hohe Beständigkeit gegen Säuren, Laugen und Salzlösungen;
Gute elektrische und thermische Leitfähigkeit: Gewährleistet eine stabile Energieübertragung beim Sputtern;
Hohe Reinheit für defektarme Schichten: Hochreine Zirkoniumtargets reduzieren effektiv Verunreinigungen und verbessern so Schichtdichte und -gleichmäßigkeit.
II. Arten von Zirkoniumtargets
Je nach Anwendung und Anlagenanforderungen werden Zirkoniumtargets im Allgemeinen in folgende Typen eingeteilt:
Rundtarget: Wird häufig in Magnetron-Sputtersystemen verwendet;
Planartarget: Geeignet für großflächige Beschichtungsanlagen.;
Rotary Target: Verbessert die Auslastung und Abscheidungseffizienz und wird häufig in der industriellen Produktion eingesetzt.
Darüber hinaus können Produkte mit unterschiedlichen Reinheiten (99.5%–99.99%) und kundenspezifischen Abmessungenstomized entsprechend den spezifischen Prozessanforderungen bereitgestellt werden.
III. Anwendungsgebiete von Zirkoniumtargets
Aufgrund ihrer hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften finden Zirkoniumtargets breite Anwendung in verschiedenen Hightech-Branchen:
Elektronik- und Informationsindustrie
Zirkoniumtargets werden zur Herstellung von Zirkonium-basierten Filmen mit hervorragenden dielektrischen Eigenschaften verwendet. Diese Filme steuern effektiv den Elektronentransport und die Elektronenspeicherung, reduzieren Signalstörungen und verbessern die Displayklarheit und Reaktionsgeschwindigkeit.
2. Herstellung von Halbleiterchips
Zirkoniumtargets werden in Metallisierungsprozessen während der Halbleiterherstellung eingesetzt. Die abgeschiedenen Zirkonium-Dünnschichten können als Barriere- oder Haftschichten dienen.
Optische Industrie
1. Optische Beschichtung
Aus Zirkoniumtargets gebildete Zirkoniumoxidfilme zeichnen sich durch einen hohen Brechungsindex und einen niedrigen Absorptionskoeffizienten aus. Auf optischen Komponenten abgeschieden, erhöhen diese Filme die Lichtdurchlässigkeit, reduzieren Reflexionsverluste und verbessern die Abbildungsqualität in optischen Systemen.
2. Herstellung von optischen Fasern
Zirkoniumtargets werden zur Herstellung von Beschichtungen auf Glasfaser-Vorformen verwendet. Die resultierende Beschichtung schützt den Faserkern vor Umweltkorrosion und passt gleichzeitig das Brechungsindexprofil an, wodurch eine effiziente optische Signalübertragung ermöglicht wird.
Neue Energiebranche
1. Solarzellen
Bei kristallinen Silizium-Solarzellen können Zirkonium-Dünnschichten als Oberflächenpassivierungsschichten dienen, die die Elektronenrekombination auf der Siliziumoberfläche reduzieren und den Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung verbessern.
In Dünnschicht-Solarzellen, wie z. B. CIGS (Cu(In,Ga)Se₂) kann Zirkonium als Pufferschichtmaterial fungieren, um die interne Energiebandstruktur zu optimieren, die Ladungsträgertrennung und -sammlung zu erleichtern und die Gesamtleistung der Zelle zu verbessern.
2. Lithium-Ionen-Batterien
Um die Sicherheit, Lebensdauer und Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern, sind Materialinnovationen von entscheidender Bedeutung. Zirkoniumoxide oder Kompositoxide können mithilfe von Zirkoniumtargets hergestellt und auf Elektrodenmaterialien oder Separatorbeschichtungen aufgebracht werden.
Dekorative und schützende Anwendungen
1. Schmuckoberflächenbehandlung
Zirkoniumtargets werden in Beschichtungsprozessen eingesetzt, um auf Schmuckoberflächen einen Zirkoniumfilm mit diamantähnlichem Glanz zu erzeugen. Diese Filme zeichnen sich durch extrem hohe Härte, hervorragende Kratzfestigkeit und vielfältige Farben aus. Durch die Anpassung der Beschichtungsparameter können verschiedene edelsteinähnliche Farbtöne simuliert werden, die Schmuckstücken eine luxuriöse Ästhetik verleihen.
2. Materialschutz in der Luft- und Raumfahrt
In der Luft- und Raumfahrt werden Zirkoniumtargets vor allem zur Herstellung von Hochleistungslegierungen mit außergewöhnlicher mechanischer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit eingesetzt. Die Zugabe von Zirkonium verbessert die Gesamtleistung von Legierungen deutlich und macht sie für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt zuverlässiger und langlebiger.
IV. Vorbereitung und Qualitätskontrolle von Zirkoniumtargets
Herstellungsprozess
Schmelzen: Hochreines Zirkoniumoxid wird in einem Lichtbogenofen oder Induktionsofen unter kontrollierter Temperatur und Atmosphäre zu metallischem Zirkonium reduziert, um Verunreinigungen zu vermeiden.
Gießen: Das geschmolzene Zirkonium wird in einer hochreinen Schutzgasumgebung zu Barren gegossen, um Materialreinheit und strukturelle Integrität zu gewährleisten.
Walzen: Die gegossenen Zirkoniumbarren werden durch Warm- und Kaltwalzen bearbeitet, um die gewünschte Dicke und Form zu erreichen. Wiederholtes Erhitzen und Abkühlen verbessern Materialdichte und -gleichmäßigkeit.
Oberflächenbehandlung und Qualitätskontrolle
Oberflächenbehandlung: Vor der Verwendung werden Zirkoniumtargets einer Oberflächenbehandlung wie chemischem oder mechanischem Polieren unterzogen, um Oxide und Oberflächenverunreinigungen zu entfernen.
Qualitätskontrolle: Moderne Analysegeräte wie XRöntgenfluoreszenz (XRF) und induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) um Reinheit und Gleichmäßigkeit streng zu prüfen und die Einhaltung hochtechnologischer Anwendungsstandards zu gewährleisten.
V. Vorteile von VIMATERIAL Zirkoniumtargets
VIMATERIAL bietet hochreine Zirkoniumtargets mit folgenden Eigenschaften:
Hohe Reinheit (≥99.95%) und niedriger Sauerstoffgehalt;
Gleichmäßige Mikrostruktur, hohe Dichte und keine Risse;
Hohe Maßgenauigkeit und hervorragende Oberflächengüte;
Erhältlich in runden, planaren und rotierenden Targetformen;
Sonderanfertigungen auf Anfrage möglich;
Hervorragende Haftung zwischen Target und Trägerplatte.
VI. Fazit
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Dünnschichttechnologie steigt die Nachfrage nach Targetmaterialien mit höherer Reinheit, Dichte und Stabilität weiter an.
Dank seiner hervorragenden physikalischen Eigenschaften und seiner breiten Anwendbarkeit hat sich Zirkoniumtarget zu einer wichtigen Wahl für hochwertige Beschichtungsmaterialien entwickelt.
VIMATERIAL hat es sich zur Aufgabe gemacht, seinen Kunden hochreine und leistungsstarke Zirkoniumtargetlösungen, anzubieten und so höchste Qualität und Effizienz bei Dünnschichtabscheidungsprozessen zu erreichen.