钼及钼合金溅射靶材在各个行业都有哪些应用？

钼及钼合金溅射靶材已广泛应用于电子部件和电子产品中,如薄膜半导体管–液晶显示器 (TFT–LCD)、等离子显示器、场发射显示器、触摸屏,还可用于太阳能电池的背电极、玻璃镀膜等领域.近年来,随着电子行业及太阳能电池的发展,钼及钼合金靶材作为高附加值电子材料的用量在逐年增加.作为钼行业新兴的高端产品,钼及钼合金溅射靶材的技术含量高,要求纯度高、相对密度高、晶粒细小均匀.

由纯钼靶材溅射出的薄膜在耐腐蚀性(变色)和密着性(膜的剥离)等方面存在一些问题,在钼中加入一些合金元素可使其比阻抗、应力、耐腐蚀性等各种性能达到均衡.因此,钼合金靶材的研究也成为热点.

钼钛合金靶材在集成电路制造工艺中,为防止铜向硅中扩散,可采用纯钨靶材或钨钛靶材等材料形成反扩散阻挡层.但钨比重大,无法满足 TFT-LCD 有源矩阵液晶显示器尺寸大型化、轻量化的要求.钛可以提供优异的密着性,钼有利于提高致密阻挡层的稳定性.因此钼钛薄膜具有优良的防扩散阻挡能力,在TET-LCD 中得到了广泛的应用.

钼钠合金靶材,薄膜太阳能电池因运输成本低、材料利用率高等优点,近年来成为光伏行业的一种发展趋势.在薄膜太阳能电池中,铜铟镓硒(CIGS)作为吸收层,是一种性能优良、光电转化率高的多元半导体材料,其光电转化率已达到 20.4%.研究表明,在 CIGS 中掺杂少量 Na(0.1%,原子分数),可使其光电转化效率显著提高.在电池板基板和钼背极层间添加 Mo–Na 层即可有效地将 Na 均匀的掺杂到 CIGS 吸收层中.Mo–Na 层与制备 Mo 背电极层的工艺相同,用钼钠合金靶材代替纯钼靶材即可.

钼铌合金靶材,在钼中加入铌金属可改善钼靶材的比阻抗、膜应力和耐腐蚀性等性能.钼铌合金靶材溅射的薄膜具有较好的耐蚀性.钼铌合金靶材主要用于平面显示及触摸屏,TFT-LCD 屏幕及光伏领域.钼铌合金靶材的制备方法同样也是采用粉末冶金法.钼铌合金靶材按形状可分为平面靶材和旋转靶材.

镍最活泼，铜在金属活动顺序表最靠后，钛钼铌常温下有很强的化学惰性，高温下钛比钼活泼，钼比铌活泼。

镍质坚硬，具有磁性和良好的可塑性，有好的耐腐蚀性，在空气中不被氧化，又耐强碱。在稀酸中可缓慢溶解，释放出氢气而产生绿色的正二价镍离子Ni2+；对氧化剂溶液包括硝酸在内，均不发生反应。镍是一个中等强度的还原剂。镍，近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性，它能够高度磨光和抗腐蚀。主要用于合金(如镍钢和镍银)及用作催化剂(如拉内镍，尤指用作氢化的催化剂) ，可用来制造货币等，镀在其他金属上可以防止生锈。可用于电镀制作搪塑（旋转） 成型的模具。

钼是一种过渡元素，极易改变其氧化状态，在体内的氧化还原反应中起着传递电子的作用。钼是黄嘌呤氧化酶/脱氢酶、醛氧化酶和亚硫酸盐氧化酶的组成成分，从而确知其为人体及动植物必需的微量元素。不锈钢中加入钼，能改善钢的耐腐蚀性。在铸铁中加入钼，能提高铁的强度和耐磨性能。含钼18%的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性，用于制造航空和航天的各种高温部件。金属钼在电子管、晶体管和整流器等电子器件方面得到广泛应用。氧化钼和钼酸盐是化学和石油工业中的优良催化剂。二硫化钼是一种重要的润滑剂，用于航天和机械工业部门。钼是植物所必需的微量元素之一，在农业上用作微量元素化肥。

钛，致密的金属钛在自然界中是相当稳定的，但是，粉末钛在空气中可引起自燃。钛中杂质的存在，显著的影响钛的物理、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙杂质，它们可以使钛晶格发生畸变，而影响钛的的各种性能。常温下钛的化学活性很小，能与氢氟酸等少数几种物质发生反应，但温度增加时钛的活性迅速增加，特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应。

室温下铌在空气中稳定，在氧气中红热时也不被完全氧化，高温下与硫、氮 、碳直接化合 ，能与钛 、锆、铪、钨形成合金。不与无机酸或碱作用，也不溶于王水，但可溶于氢氟酸。铌的氧化态为－1、+ 2、+3、+4和+5，其中以+5价化合物最稳定。

铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力，在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜Cu2（OH）2CO3，这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸，略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。

钼合金，是以钼为基体加入其他元素而构成的有色合金。主要合金元素有钛、锆、铪、钨及稀土元素。钛、锆、铪元素不仅对钼合金起固溶强化作用，保持合金的低温塑性，而且还能形成稳定的、弥散分布的碳化物相，提高合金的强度和再结晶温度。钼合金有良好的导热、导电性和低的膨胀系数，在高温下(1100～1650℃)有高的强度，比钨容易加工。可用作电子管的栅极和阳极，电光源的支撑材料，以及用于制作压铸和挤压模具，航天器的零部件等。由于钼合金有低温脆性和焊接脆性，且高温易氧化，因此其发展受到限制。工业生产的钼合金有钼钛锆系、钼钨系和钼稀土系合金，应用较多的是第一类。钼合金的主要强化途径是固溶强化、沉淀强化和加工硬化。通过塑性加工可制得钼合金板材、带材、箔材、管材、棒材、线材和型材，还能提高其强度和改善低温塑性。

（图）钼合金顶头（冲压工具）

以钼为基加入其他元素组成的合金。在难熔金属中，钼及其合金有良好的导热、导电性和低的膨胀系数（与电子管用的玻璃相近），在高温下（1100～1650℃）有高的强度，与钨相比，容易加工，因而在电子管（栅极和阳极）、电光源（支撑材料）、金属加工工具（压铸和挤压模具及穿孔顶头）制造部门以及航天工业中得到应用。钼能耐熔融玻璃的浸蚀，它的氧化物不会污染玻璃。自1943年以来，钼材一直用于玻璃工业作加热电极。Mo-30W合金具有优异的抗熔融锌腐蚀的性能，已成功地应用于炼锌工业。钼还用于制造硫酸生产中的热交换器和阀门等部件。

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