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靶材的发展概述

时间:2017-09-22 23:00:45  来源:桑尧热喷涂网整理  作者:tianzhongma

    伴随着电子学、信息学、光学、机械学和计算机科学的发展,原先采用块体状材料的地方逐渐地向质量轻技术含量高的薄膜材料方向发展。不同的薄膜材料性能各不相同,应用的领域也不尽相同,这就需要有不同种类与之相对应的镀膜靶材。薄膜材料应用领域非常广泛,加上薄膜材料大规模的使用,促进了镀膜靶材产业的迅速发展。当前新型功能陶瓷材料既具有传统陶瓷耐腐蚀、耐酸碱、耐高温、抗氧化、热稳定性好等优点,又具有其独特的高导电性、高韧性、高强度等优良性能。与金属和高分子材料相比,陶瓷材料在一些尖端领域具有不可替代的作用。自上个世纪90年代以来,微电子行业无论是在发展速度上还是在体量上都取得了高速发展。薄膜材料在电磁性能、光电性能和高温超导等方面表现优异,广泛应用于高新技术产业领域。同时,也推动了镀膜靶材产业的发展。靶材是高能粒子轰击的对象,溅射沉积薄膜的源材料即为靶材,故靶材也叫溅射靶材靶材作为一种具有高附加价值的特种功能材料,是镀膜领域必不可少的源材料。靶材主要应用于太阳能电池电极、液晶显示平板、信息储存、电子控制器件、微电子半导体集成电路,薄膜混合集成电路,片式元器件等领域。

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图1 常见的靶材

    目前,日本、美国和德国靶材生产的数量和质量都占主导地位,国外生产靶材的公司很多,主要的有德国Leybold(莱博德)公司,美国欧莱公司,日本Energy(能源)公司及Tosoh(东曹)公司、Samito(住友)公司,韩国Samsung(三星)公司等,而我国在镀膜靶材产业等领域相对滞后。靶材的起源和发展都来自国外,国外知名企业公司技术实力强大,资金雄厚,产品质量过硬。高品质靶材由国外少数几家公司垄断,这些企业从镀膜靶材的制造到薄膜元器件的制造,在整个技术垂直整合上做得及其完善,拥有这项技术的国家对于靶材的生产资料都进行了严格保密,大量的关键技术都申请了专利保护,并且在靶材研发和制备方面己经有几十年的沉淀。

    靶材的利润很高,具有巨大的潜在市场,但是靶材的利用率只有35%~50%,中国是镀膜靶材消耗大国,在购买靶材方面每年都需要花费大量外汇。根据BBC Research 2013年度报道,全球溅射靶材市场预计由2013年的30亿美元增至2018年的72亿美元。全球靶材市场主要集中在亚洲,占有亚洲靶材市场最大的国家是中国,大陆的靶材消耗量占亚洲的26%,与日韩相当。中国市场虽然庞大,然而大尺寸优质靶材制备技术基本控制都控制在欧美、日韩等少数国家和地区,我国是靶材应用大国,需求量非常之大,但国内大规模的靶材生产还未能得到实现。靶材这种关键原材料一直被国外垄断,这己经严重影响到我国平板显示产业的发展,也对国内面板厂商的议价能力产生了不利的影响。清华大学、中国科学院、台湾光洋、深圳大学等高校以及一些企业都在尝试靶材制备相关的研究工作。不幸的是,虽然国内部分高校和研究所对靶材进行了研制,但仍处于理论研究和实验室试验阶段,离大规模生产高质量靶材有不小的差距,高质量靶材还是需要从国外进口。国外生产的靶材会结合其应用目的和背景,把靶材和薄膜放在一起研究。如果脱离了制备的薄膜,而仅仅只是单纯地去讨论研究陶瓷靶材本身的工艺是没有很大意义的。所以在研究靶材的微观组织、物理化学性能的时候,要根据薄膜本身的使用要求。研究靶材性能与薄膜性能的关系,是至关重要的,既能根据薄膜应用要求进行相应的研发,又有利于国内靶材产业有目的性以及有实际意义的发展。研究靶材的结构、组成、性能、制备工艺与薄膜的结构、组成、性能和制备工艺等密切关联,用性能优异的靶材容易制备出高性能的薄膜。当前,中国经济处于高速增长期,其中通讯电子领域处于高速增长的尖端,电子产品屏幕的大量需求为中国靶材产业发展提供了机遇。靶材作为电子产品的基础支撑,我国只有抓住这一时间窗口发展高质量靶材产业,才能参与国际竞争,提高我国微电子行业在国际上的竞争力。

    1-1列出了全球主要生产靶材的企业排名情况。由该表可以看出靶材生产公司主要集中在发达国家,据统计从1990年到2016年之间,世界各国在美国申请的靶材专利数量,日本占58%,美国为27%,德国为11%

1-1 全球七大靶材供应商

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