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以纳米级ZnO和Al2O3为基础粉料,经过机械混合获得混合ZAO粉末,采用干压+常压固相烧结的方法制备了透明导电材料——ZnO:Al(ZAO)靶材。研究了成型压力、烧结工艺(包括烧结温度、烧结时间、升温速度和降温方式)以及Al2O3掺杂含量对ZAO靶材的微观组织、相结构、致密度、机械性能和电性能的影响。借助差热-热重分析、SEM、X射线衍射、显微硬度测试和电阻率测试等分析手段对能够表征ZAO靶材的主要性能进行测试。寻求工艺与靶材性能之间的规律以期获得最佳制备工艺参数。 结果表明:当成型压力在120MPa~150MPa之间,ZAO靶材可以获得较高的致密度和室温硬度,而且导电性也较好。要使靶材致密化程度良好、烧结充分,烧结温度需在1300℃左右,烧结时间至少需要6h。过高的烧结温度或过长的烧结时间都会引起晶粒长大,造成靶材机电性能下降。适当的升降温速度能起到提高靶材致密度、细化靶材晶粒的效果。对于室温电阻率只需要在1250℃下烧结5h,即可达到最低值2.41×10-2Ω·cm。Al2O3掺杂能降低 ZAO靶材烧结初始温度,促进烧结进程。当Al2O3的掺杂含量超过3wt％时,会超过其在ZnO中的固溶限,以致产生第二相,造成室温电阻率的急剧增大和致密度的减小,试验结果符合也已有的掺杂理论。此外,对各靶材样品的 XRD和 SEM分析结果还发现:烧结温度偏低、烧结时间过短容易出现靶材烧不透的现象;烧结温度过高或烧结时间过长都会导致晶粒粗大,伴生第二相的成核和异常长大。这两种不合适的烧结情况都会对靶材致密度、室温电阻率以及硬度产生不利影响。 通过本实验制备工艺所得到的靶材在致密度和室温电阻率上均能满足磁控溅射用靶要求,与同领域内其他制备工艺相比性能接近,但所需设备更简单、工艺控制更容易、制备成本更低廉。