【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氧化物靶材制备，具体涉及一种氧化锡组合物及其制备方法、改性氧化锡陶瓷靶材及其制备方法。
技术介绍
1、在现代电子和光电领域，透明导电氧化物薄膜一直是关键材料之一。ito(氧化铟锡)长期以来在众多应用中占据着主导地位，然而，随着技术的不断发展和应用需求的日益增长，ito逐渐暴露出一些显著的局限性。ito中的铟是一种稀有且昂贵的金属，其资源稀缺性和价格波动给相关产业带来了成本压力和供应不稳定的风险。
2、在这样的背景下，氧化锡作为一种潜在的替代品引起了广泛的关注。氧化锡具有相对丰富的资源储量，价格较为稳定，有利于降低材料成本。而且，氧化锡的电学性能在某些方面与ito相当，甚至在特定条件下表现更优。近年来，研究人员不断致力于优化氧化锡的性能，以使其能够更好地满足各种应用对透明导电薄膜的要求。通过改进制备工艺、掺杂改性等手段，氧化锡的导电性、透光性等关键性能得到了显著提升，使其在触摸屏、平板显示器、太阳能电池等领域展现出巨大的应用潜力。
3、然而，目前氧化锡在实际应用中仍面临一些技术挑战，如电阻率的进一步降低、致密度的提高等问题。例如，中国专利cn117105635a采用三氧化二锑掺杂氧化锡，其中生成的sb5+进入氧化锡晶格产生自由电子，提供n型掺杂；采用氧化锌作为液相烧结助剂，部分固溶入氧化锡晶格的zn2+将抵消sb5+的n型掺杂，使电阻率升高；中国专利cn107352996a掺杂三氧化二锑和氧化铜(cu2+)，也存在n型掺杂和p型掺杂相互抵消的问题，进一步导致电阻率升高。
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种氧化锡组合物及其制备方法、改性氧化锡陶瓷靶材及其制备方法，本专利技术提供的改性氧化锡陶瓷靶材具备低电阻率和高致密度的优良特性。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下方案：
3、本专利技术提供了一种氧化锡组合物，包括氧化锡以及掺杂至所述氧化锡晶格中的高价态金属离子；所述高价态金属离子包括+5价金属离子或+6价金属离子。
4、优选的，所述+5价金属离子包括sb5+；所述+6价金属离子包括w6+或mo6+。
5、本专利技术提供了上述方案所述氧化锡组合物的制备方法，包括以下步骤：
6、将氧化锡、高价态金属氧化物和水混合，依次进行第一喷雾造粒和煅烧，所述高价态金属氧化物中的高价态金属离子掺杂至氧化锡晶格中，得到所述氧化锡组合物；
7、所述高价态金属离子包括+5价金属离子或+6价金属离子。
8、优选的，所述高价态金属氧化物包括sb2o5、wo3或moo3；所述氧化锡和高价态金属氧化物的质量比为(94～99)：(0.5～3)。
9、优选的，所述煅烧的温度为700～1100℃，时间为2～6h。
10、本专利技术提供了一种改性氧化锡陶瓷靶材的制备方法，包括以下步骤：
11、将氧化锡组合物、高价态金属氧化物烧结助剂、分散剂、消泡剂、水和粘结剂混合，进行第二喷雾造粒，得到球形粉；所述氧化锡组合物为上述方案所述的氧化锡组合物或者为上述方案所述制备方法制备得到的氧化锡组合物；
12、将所述球形粉成型，得到改性氧化锡陶瓷素坯；
13、将所述改性氧化锡陶瓷素坯进行常压烧结，所述高价态金属氧化物烧结助剂中的高价态金属离子掺杂至氧化锡晶格中，得到所述改性氧化锡陶瓷靶材；所述高价态金属离子包括+5价金属离子。
14、优选的，所述高价态金属氧化物烧结助剂包括nb2o5或v2o5；所述氧化锡和高价态金属氧化物烧结助剂的质量比为(94～99)：(0.5～3)。
15、优选的，所述成型包括模压和冷等静压；所述模压的压力为30～70mpa；所述冷等静压的压力为200～300mpa。
16、优选的，所述常压烧结包括：第一升温至500～600℃，保温2～4h；然后第二升温至1000～1100℃通入氧气，保温4～10h；再继续第三升温至1250～1550℃，保温6～48h，然后降温。
17、本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备得到的改性氧化锡陶瓷靶材，包括氧化锡以及掺杂至所述氧化锡晶格中的高价态金属离子；所述高价态金属离子包括第一高价态金属离子和第二高价态金属离子；所述第一高价态金属离子包括+5价金属离子或+6价金属离子；所述第二高价态金属离子包括+5价金属离子。
18、本专利技术提供了一种氧化锡组合物，包括氧化锡以及掺杂至所述氧化锡晶格中的高价态金属离子；所述高价态金属离子包括+5价金属离子或+6价金属离子。本专利技术通过在氧化锡晶格中掺杂+5价或+6价高价态金属离子(如sb5+、w6+或mo6+)形成施主能级以取代sn离子，产生自由电子，增加载流子浓度，能够大幅降低电阻率。
19、本专利技术提供了一种改性氧化锡陶瓷靶材，本专利技术提供的改性氧化锡陶瓷靶材通过在氧化锡晶格中掺杂+5价或+6价的高价态金属离子(如sb5+、w6+或mo6+)形成施主能级以取代sn离子，产生自由电子，增加载流子浓度，能够大幅降低电阻率。同时，本专利技术创新性地掺杂+5价的高价态金属离子的液相烧结助剂(如nb2o5或v2o5)，成功避免了采用低价态烧结助剂金属离子(如cu2+、zn2+)部分进入晶格形成受主能级并与施主能级缔合而导致电阻率升高的问题。此外，本专利技术采用高价态烧结助剂进行掺杂能够形成施主能级以取代sn离子，进而降低陶瓷靶材电阻率。本专利技术制备方法简单，本专利技术所制备的改性氧化锡陶瓷靶材具备低电阻率、高致密度(即相对密度)的优良特性，在平面显示、太阳能电池领域具有广泛的应用前景。
20、在本专利技术中，高致密度的形成主要是液相烧结助剂的作用：在烧结过程中，液相烧结助剂在高温下形成液相，这种液相会包裹在固体颗粒表面，起到润滑的作用，使得颗粒能够更容易地移动和重排，进而促进致密化；液相烧结助剂能够改善物质传递过程：在烧结时，固体材料中的原子或离子需要通过扩散来实现颗粒间的结合和孔隙的填充，液相烧结助剂可以增强原子或离子的扩散，进而促进致密化。
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1.一种氧化锡组合物，其特征在于，包括氧化锡以及掺杂至所述氧化锡晶格中的高价态金属离子；所述高价态金属离子包括+5价金属离子或+6价金属离子。
2.根据权利要求1所述的氧化锡组合物，其特征在于，所述+5价金属离子包括Sb5+；所述+6价金属离子包括W6+或Mo6+。
3.权利要求1或2所述氧化锡组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高价态金属氧化物包括Sb2O5、WO3或MoO3；所述氧化锡和高价态金属氧化物的质量比为(94～99)：(0.5～3)。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为700～1100℃，时间为2～6h。
6.一种改性氧化锡陶瓷靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述高价态金属氧化物烧结助剂包括Nb2O5或V2O5；所述氧化锡和高价态金属氧化物烧结助剂的质量比为(94～99)：(0.5～3)。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述常压烧结包括：第一升温至500～600℃，保温2～4h；然后第二升温至1000～1100℃通入氧气，保温4～10h；再继续第三升温至1250～1550℃，保温6～48h，然后降温。
10.权利要求6～9任意一项所述制备方法制备得到的改性氧化锡陶瓷靶材，其特征在于，包括氧化锡以及掺杂至所述氧化锡晶格中的高价态金属离子；所述高价态金属离子包括第一高价态金属离子和第二高价态金属离子；所述第一高价态金属离子包括+5价金属离子或+6价金属离子；所述第二高价态金属离子包括+5价金属离子。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化锡组合物，其特征在于，包括氧化锡以及掺杂至所述氧化锡晶格中的高价态金属离子；所述高价态金属离子包括+5价金属离子或+6价金属离子。
2.根据权利要求1所述的氧化锡组合物，其特征在于，所述+5价金属离子包括sb5+；所述+6价金属离子包括w6+或mo6+。
3.权利要求1或2所述氧化锡组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高价态金属氧化物包括sb2o5、wo3或moo3；所述氧化锡和高价态金属氧化物的质量比为(94～99)：(0.5～3)。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为700～1100℃，时间为2～6h。
6.一种改性氧化锡陶瓷靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述高价态金属氧化物烧结助剂包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪生晓，杨涛，李强，林智成，官凌宇，
申请(专利权)人：福建阿石创新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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