一种掺杂的IGZO材料的制备方法技术

本发明专利技术属于靶材制造技术领域，公开了一种掺杂的IGZO材料的制备方法。该制备方法，包括以下步骤：(1)向ZnO、In

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂的IGZO材料的制备方法
本专利技术属于靶材制造
，具体涉及一种掺杂的IGZO材料的制备方法。
技术介绍
铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜作为一种新型半导体材料，具有高载流子迁移率、强化学稳定性，以及制备工艺简单等优点。因此，将IGZO薄膜应用于新一代薄膜晶体管(TFT)技术中的沟道层材料，制备的TFT具有高速驱动性，高分别率，以及大尺寸低功耗等特点。目前，IGZO薄膜主要是采用磁控溅射IGZO陶瓷靶材的方式制得。IGZO陶瓷粉体，在高温下易挥发，致密化烧结困难，而增加烧结助剂容易降低IGZO材料使用性能。因此在保证IGZO材料优异的光电性能的同时，通过掺杂改善材料烧结活性，降低烧结温度是IGZO材料的重要研究方向。三氧化钼熔点较低，掺杂氧化钼可降低IGZO陶瓷致密化温度，抑制晶粒的生长，利于制备细晶粒IGZO靶材。少量氧化钼掺杂可以在不降IGZO薄膜透光率的同时，改善IGZO的电阻率，提高IGZO薄膜材料的稳定性。目前制备掺杂IGZO靶材，通常是把微量元素氧化物粉末，添加到IGZO粉末中，采用球磨法，对粉体进行混合。为达到良好混合效果，需长时间球磨以及多次预分散，大大增加了粉体制备的时间。且微量固体粉末采用机械球磨法较难均匀化，易出现粉末在一处聚集，导致掺杂元素不均匀，影响靶材质量。更重要的是，球磨易造成球磨介质磨损，引入新的杂质，污染靶材。因此，亟需提供一种微量掺杂的IGZO材料的制备方法，能够制备出掺杂均匀、电阻率低的IGZO材料。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种掺杂的IGZO材料的制备方法，能够制备出掺杂均匀、电阻率低的IGZO材料。本专利技术的构思为：利用钼酸铵溶于水的特性，将IGZO材料的原料粉体与钼酸铵水溶液混合均匀，干燥后在原料粉体的表面形成分散均匀的钼酸铵包覆层，然后通过加热，使钼酸铵热解为MoO3，实现微量MoO3的均匀掺杂，同时，钼酸铵热解后生成热解离出的NH3随加热能够充分逸出，不会向原料粉体中引入新的杂质。为了制得掺杂均匀、电阻率低的IGZO材料，对原料粉体的粒径的控制也至关重要。IGZO由ZnO、In2O3、Ga2O3三种氧化物组成，不同于其他三元或二元氧化物组成的材料，其Ga2O3的熔点与ZnO、In2O3的熔点差异大，且高温下晶体结构易发生转变，因此掺杂更为困难。一种掺杂的IGZO材料的制备方法，包括以下步骤：(1)向ZnO、In2O3、Ga2O3粉末中加入钼酸铵溶液，混合，干燥，过筛，加热，制得IGZO粉体；(2)向步骤(1)制得的IGZO粉体中加入成型剂，混合，干燥，过筛，成型，脱出成型剂后烧结，即制得所述IGZO材料；所述ZnO、In2O3、Ga2O3粉末的粒径为300-800nm。优选的，所述IGZO粉体的粒径为300-800nm。优选的，步骤(1)中，所述ZnO、In2O3和Ga2O3粉末的摩尔比为(1-2)：(1-2)：(1-8)；进一步优选的，步骤(1)中，所述ZnO、In2O3和Ga2O3粉末的摩尔比为1：1：(1-8)。优选的，所述IGZO材料中掺杂钼，所述钼的掺杂量为0.01-0.2wt％；进一步优选的，所述IGZO材料中钼的掺杂量为0.02-0.2wt％。优选的，步骤(1)中所述钼酸铵溶液中钼酸铵的浓度为0.01-0.3wt％；进一步优选的，步骤(1)中所述钼酸铵溶液中钼酸铵的浓度为0.05-0.3wt％。优选的，步骤(1)中，所述混合过程是采用湿磨的方式混合，所述湿磨的时间为24-48h。优选的，步骤(1)中，所述加热的温度为280-380℃；进一步优选的，步骤(1)中所述加热的温度为300-350℃。在此温度下钼酸铵热解更充分。优选的，步骤(2)中，所述成型剂为聚乙二醇或聚乙烯醇；进一步优选的，步骤(2)中，所述成型剂为聚乙二醇。优选的，步骤(2)中，所述成型剂的用量为0.5-5wt％。优选的，步骤(2)中，所述成型的过程包括模压和静压，所述模压的压力为20-40MPa，所述静压的压力为200-400MPa；进一步优选的，所述模压的压力为20-30MPa，所述静压的压力为200-300MPa。优选的，步骤(2)中，所述烧结的过程为于1300-1500℃下、氧气气氛中常压烧结5-12h；进一步优选的，步骤(2)中，所述烧结的过程为于1300-1450℃下、氧气气氛中常压烧结6-10h。具体的，一种掺杂的IGZO材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按摩尔比(1-2)：(1-2)：(1-8)称取ZnO、In2O3、Ga2O3粉末，加入到0.01-0.3wt％的钼酸铵溶液中，湿磨24-48h混合均匀，然后干燥，过5000-8000目的筛，加热至280-380℃使钼酸铵热解为MoO3，制得IGZO粉体；(2)向步骤(1)制得的粉体中加入成型剂聚乙二醇，湿磨混合，干燥，过筛，然后于20-40MPa的压力下模压，在于200-400MPa的压力静压制得生坯，脱出成型剂后，于1300-1500℃下、氧气气氛中常压烧结5-12h烧结，即制得所述IGZO材料。一种掺杂的IGZO材料，采用上述的制备方法制得，且所述IGZO材料的相对密度大于99.6％，电阻率小于9.5×10-4Ω·cm。所述掺杂的IGZO材料在半导体领域中的应用。主要是用作溅射镀膜用的靶材，包括平面靶和旋转靶，用于薄膜晶体管的有源层材料。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术利用钼酸铵溶于水的特性，将其与IGZO粉末混合，干燥热解后得到MoO3包覆的IGZO粉体，大大提高了微量MoO3掺杂下粉末混合的均匀程度。且微量MoO3固溶在氧化锌晶格内，在不影响靶材物相的情况下，可大大提高IGZO材料的导电率和相对密度。所述IGZO材料的相对密度大于99.6％，电阻率小于9.5×10-4Ω·cm。由所述IGZO材料制得的IGZO薄膜材料的稳定性的强，品质高。(2)本专利技术所述制备方法简单，易操作，能够经济、高效地制备出各种复杂形状的IGZO材料。附图说明图1为实施例1制备IGZO材料中IGZO粉体的制备工艺流程图；图2为实施例1制备IGZO材料中IGZO粉体的烧结工艺流程图。具体实施方式为了让本领域技术人员更加清楚明白本专利技术所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本专利技术要求的保护范围不构成限制作用。以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。实施例1一种掺杂的IGZO材料的制备方法，参照图1IGZO粉体的制备工艺流程图和图2IGZO粉体的烧结工艺流程图，包括以下步骤：(1)按摩尔比1：1：1称取ZnO、In2O3、Ga2O3粉末(ZnO、In2O3、Ga2O3粉末的粒径为300-800nm)，加入到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂的IGZO材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)向ZnO、In

【技术特征摘要】
1.一种掺杂的IGZO材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向ZnO、In2O3、Ga2O3粉末中加入钼酸铵溶液，混合，干燥，过筛，加热，制得IGZO粉体；
(2)向步骤(1)制得的IGZO粉体中加入成型剂，混合，干燥，过筛，成型，脱出成型剂后烧结，即制得所述IGZO材料；所述ZnO、In2O3、Ga2O3粉末的粒径为300-800nm。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，优选的，所述IGZO粉体的粒径为300-800nm。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述ZnO、In2O3和Ga2O3粉末的摩尔比为(1-2)：(1-2)：(1-8)。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述IGZO材料中掺杂钼，所述钼的掺杂量为0.01-0.2wt％。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，丁金铎，葛春桥，柳春锡，金志洸，崔恒，
申请(专利权)人：中山智隆新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44