【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体靶材，尤其涉及稀土掺杂izo氧化物靶材及其制备方法。
技术介绍
1、薄膜晶体管(tft)是智能显示面板像素核心驱动与开关控制单元，是有源矩阵驱动方案中的核心部件，而tft器件的电学性能主要取决于其有源层材料。随着显示器件朝着超清、高帧频、大屏化、运行低功耗、可折叠弯曲、低生产成本的方向发展，对tft性能也提出：场效应迁移率高、大面积均匀性好、阈值电压/关态电流低、低温制备工艺、原材料价格低廉等新的要求。
2、在众多氧化物半导体有源层材料里，铟锌氧化物(in2o3和zno混合得到in2znkok+3，k＝0、3、4、5、6、7、9、11、13和15，简称izo)作为有源层材料综合性能最为理想，但迁移率过高导致其光电偏压应力(nbis)稳定性差，制约其进一步应用。
3、为了解决上述技术问题，经检索：
4、文献1：申请号为cn201810213140.5的专利，公开了一种钕铟锌氧化物薄膜晶体管及其制备方法，在izo中掺入nd得到nd-izo半导体有源层的tft，其中nd2o3，in2o3，zno的质量比为1％：62.5％：36.5％。
5、文献2：《the effect of charge transfer transition on the photostabilityof lanthanide-doped indium oxide thin-film transistors》中，在in2o3中掺入5at.％的la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、h
6、文献《praseodymium-doped in-sn-zn-o tfts with effective improvement ofnegative-bias illumination stress stability》中，在itzo(in-sn-zn-o，in/sn/zn＝1/2/2)中掺入2wt.％的pr，在不损失综合电学性能的前提下，使itzo作有源层的tft器件稳定性得到了极大提高。
7、综上可见，nd、pr和tb等稀土元素是改善氧化物半导体有源层材料稳定性的有益元素，然而，现有方案存在严重的技术局限性，限制其未来大规模应用。如文献2方案使用的是溶胶旋涂法得到的tft薄膜，而目前商业化成熟的tft镀膜工艺是采用溅射块体的靶材料得到薄膜，溶胶旋涂的化学方法与现有工业化镀膜设备兼容性较差且对环境不友好；文献1和文献3的方法虽然也验证了nd和pr掺杂的可行性以及有益效果，但该方案采用多靶材共溅射得到的tft薄膜，使用成分分别为纯pr和itzo的两块靶材通过调节双靶材的溅射速率来控制薄膜中pr和nd的含量，该方案方便验证材料配方，但大规模商业应用要求tft镀膜用的溅射靶材是一整块大尺寸的靶材就可以满足所需的所有成分，如此才能保证与现有设备的兼容性好，并保证靶材和薄膜成分的一致性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的稀土掺杂izo氧化物靶材及其制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、稀土掺杂izo氧化物靶材，其成分包括：
4、稀土氧化物、氧化铟和氧化锌；
5、其中，该靶材的r、in和zn的原子比例满足以下关系：rxin24-xzn36o72(r＝pr、nd、tb，x＝1、2、3、4、5、6)。
6、所述稀土氧化物、氧化铟和氧化锌中的一种或多种的获取途径为：直接购买的商业化氧化物粉体材料，或者通过金属锭或金属盐经过溶解反应煅烧得到的氧化物粉体；
7、所述稀土氧化物、氧化铟和氧化锌的粉体材料的颗粒尺寸尽量一致，采用相同目数尺寸，保证充分混合后均与分布。
8、优选的：所述靶材的制备方法，包括如下步骤：
9、s1：分别称重in2o3氧化物粉体、zno氧化粉体和nd2o3氧化物粉体；
10、s2：取聚丙烯酸、丙烯酰胺与混合介质组成预混液；
11、s3：将氧化物粉体和预混液进行充分混合，得到nd-izo固液混合浆料；
12、s4：将浆料干燥、研磨得到成分和颗粒尺寸分布均匀的混合氧化物粉体；
13、s5：将混合研磨的粉体造型，得到nd-izo陶瓷坯体；
14、s6：将nd-izo陶瓷坯体置于脱脂烧结装置中，升温至700-800℃，保温5-10h，然后继续升温至1400-1500℃保温烧结20h；
15、s7：得到nd-izo氧化物陶瓷靶材。
16、优选的：所述s2中，混合介质采用去离子水或者无水乙醇；所述s3中，充分混合方法具体为，通过行星球磨、滚筒球磨以及砂磨设备中的一种或多种组合，进行混合处理。
17、优选的：所述s5中，造型的方式为：通过注浆成型，或干压预压并冷等静压的方式进行造型。
18、优选的：所述s1中，按重量份计，物料具体采用：150-160份的in2o3氧化物粉体、135-145份的zno氧化粉体和5-10份的nd2o3氧化物粉体；其中，每份可以为1g或ng，只需保障各原料的比例对应即可，在此不做限定。
19、优选的：所述s2中，按重量份计，物料具体采用：聚丙烯酸4-5份、丙烯酰胺2-4份、去离子水280-320份。
20、优选的：所述s3中，具体步骤为：将氧化物粉体和预混液加入氧化锆球磨罐，球磨48h，得到固相质量含量为50％的nd-izo固液混合浆料；
21、所述s5中，具体步骤为：将混合研磨的粉体放入模具中，在压力为80mpa条件下干压成形，然后在250mpa冷等静压下保压5min，得到nd-izo陶瓷坯体。
22、优选的：所述s6中，具体步骤为：将nd-izo陶瓷坯体放入脱脂烧结一体炉中，以0.5℃/min升温速率升至750℃保温5h，然后以3℃/min升温至1500℃并保温20h，烧结气氛为空气。
23、本专利技术的有益效果为：
24、1.本专利技术选择izo(in2znkok+3)中本征导电率最好的in2zn3o6为靶材主体材料，通过掺杂微量稀土元素后不会明显降低主体材料原来导电率，同时提高了作为tft使用的稳定性。由于使用了大量氧化锌代替了氧化铟的使用量，本专利技术提供的稀土掺杂izo氧化物靶材及其制备方法具有高性能和原料成本低的特点，体现了未来显示产业发展对tft有源层材料的高性能、高稳定性和原料价格低廉的需求。
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1.稀土掺杂IZO氧化物靶材，其特征在于，其成分包括：
2.根据权利要求1所述的稀土掺杂IZO氧化物靶材，其特征在于，所述稀土氧化物、氧化铟和氧化锌中的一种或多种的获取途径为：直接购买的商业化氧化物粉体材料，或者通过金属锭或金属盐经过溶解反应煅烧得到的氧化物粉体。
3.根据权利要求2所述的稀土掺杂IZO氧化物靶材，其特征在于，所述稀土氧化物、氧化铟和氧化锌的粉体材料，采用相同目数尺寸。
4.根据权利要求1所述的稀土掺杂IZO氧化物靶材，其特征在于，所述靶材的制备方法，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的稀土掺杂IZO氧化物靶材，其特征在于，所述S2中，混合介质采用去离子水或者无水乙醇；所述S3中，充分混合方法具体为，通过行星球磨、滚筒球磨以及砂磨设备中的一种或多种组合，进行混合处理。
6.根据权利要求4所述的稀土掺杂IZO氧化物靶材，其特征在于，所述S5中，造型的方式为：通过注浆成型，或干压预压并冷等静压的方式进行造型。
7.根据权利要求4所述的稀土掺杂IZO氧化物靶材，其特征在于，所述S1中，按重量份计
8.根据权利要求5所述的稀土掺杂IZO氧化物靶材，其特征在于，所述S2中，按重量份计，物料具体采用：聚丙烯酸4-5份、丙烯酰胺2-4份、去离子水280-320份。
9.根据权利要求4所述的稀土掺杂IZO氧化物靶材，其特征在于，所述S3中，具体步骤为：将氧化物粉体和预混液加入氧化锆球磨罐，球磨48h，得到固相质量含量为50％的Nd-IZO固液混合浆料；
10.根据权利要求4所述的稀土掺杂IZO氧化物靶材，其特征在于，所述S6中，具体步骤为：将Nd-IZO陶瓷坯体放入脱脂烧结一体炉中，以0.5℃/min升温速率升至750℃保温5h，然后以3℃/min升温至1500℃并保温20h，烧结气氛为空气。
...【技术特征摘要】
1.稀土掺杂izo氧化物靶材，其特征在于，其成分包括：
2.根据权利要求1所述的稀土掺杂izo氧化物靶材，其特征在于，所述稀土氧化物、氧化铟和氧化锌中的一种或多种的获取途径为：直接购买的商业化氧化物粉体材料，或者通过金属锭或金属盐经过溶解反应煅烧得到的氧化物粉体。
3.根据权利要求2所述的稀土掺杂izo氧化物靶材，其特征在于，所述稀土氧化物、氧化铟和氧化锌的粉体材料，采用相同目数尺寸。
4.根据权利要求1所述的稀土掺杂izo氧化物靶材，其特征在于，所述靶材的制备方法，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的稀土掺杂izo氧化物靶材，其特征在于，所述s2中，混合介质采用去离子水或者无水乙醇；所述s3中，充分混合方法具体为，通过行星球磨、滚筒球磨以及砂磨设备中的一种或多种组合，进行混合处理。
6.根据权利要求4所述的稀土掺杂izo氧化物靶材，其特征在于，所述s5中，造型的方式为：通过注浆成型，或干压预压并冷等静...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈立甲，张雪凤，孙本双，王之君，陈重阳，韩冰雪，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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