制造ITO靶材是一項(xiàng)技術(shù)密集型的工作,涉及從原料配比到成型加工的多個(gè)環(huán)節(jié)。高質(zhì)量的ITO靶材需要具備高密度、均勻性和穩(wěn)定性,而這些要求背后隱藏著復(fù)雜的工藝和諸多挑戰(zhàn)。
盡管制備方法看似成熟,但實(shí)際操作中仍有不少難題需要攻克:
成分配比的性:氧化錫的摻雜量通??刂圃?-10%之間,過(guò)高會(huì)導(dǎo)致透明度下降,過(guò)低則影響導(dǎo)電性。如何在微觀尺度上實(shí)現(xiàn)均勻混合,是一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)。
靶材密度:低密度靶材在濺射時(shí)容易產(chǎn)生顆粒飛濺,導(dǎo)致薄膜出現(xiàn)缺陷。提高密度需要優(yōu)化壓制和燒結(jié)條件,但這往往伴隨著成本的上升。
微觀結(jié)構(gòu)的控制:靶材內(nèi)部的晶粒大小和分布會(huì)影響濺射的穩(wěn)定性。晶粒過(guò)大可能導(dǎo)致濺射不均,而過(guò)小則可能降低靶材的機(jī)械強(qiáng)度。
熱應(yīng)力管理:在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中,靶材可能因熱膨脹不均而產(chǎn)生裂紋,影響成品率。
這些難點(diǎn)要求制造商在設(shè)備、工藝和質(zhì)量控制上投入大量精力。
制備完成后,ITO靶材在實(shí)際應(yīng)用中還會(huì)遇到一些問(wèn)題:
濺射不均勻:如果靶材內(nèi)部存在微小缺陷或成分偏差,濺射過(guò)程中可能出現(xiàn)局部過(guò)熱,導(dǎo)致薄膜厚度不一致。
靶材破裂:在高功率濺射時(shí),靶材承受的熱應(yīng)力可能超出其極限,造成破裂,進(jìn)而影響生產(chǎn)線的連續(xù)性。
資源限制:ITO靶材依賴銦這種稀有金屬,而銦的全球儲(chǔ)量有限,價(jià)格波動(dòng)較大。這不僅推高了成本,也促使業(yè)界尋找替代方案。
技術(shù)破局:從粗放走向精純
現(xiàn)代銦回收工藝已形成精細(xì)鏈條:
預(yù)處理與富集:機(jī)械破碎液晶屏 → 高溫焚燒去除有機(jī)物 → 酸溶浸出(常用硫酸/鹽酸),將銦等金屬轉(zhuǎn)入溶液。
深度分離提純(核心技術(shù)):
溶劑萃取法:利用特定有機(jī)溶劑(如P204)選擇性“捕獲”溶液中的銦離子,實(shí)現(xiàn)與鐵、鋅、錫等雜質(zhì)的深度分離,富集倍數(shù)可達(dá)千倍。
離子交換法:功能樹(shù)脂吸附銦離子,適用于低濃度溶液提純。
電解沉積:對(duì)富銦溶液通電,在陰極析出粗銦。
高純精煉:對(duì)粗銦進(jìn)行真空蒸餾、區(qū)域熔煉等,去除微量雜質(zhì)(如鎘、鉛),產(chǎn)出純度高達(dá)99.99%(4N)以上的精銦,滿足高端ITO靶材要求。
綠色升級(jí):循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必由之路
相比開(kāi)采原生礦(主要來(lái)自鋅冶煉副產(chǎn)品),從電子垃圾中回收銦具有顯著優(yōu)勢(shì):
資源保障:1噸廢棄液晶面板可提取200-300克銦,品位遠(yuǎn)超原礦。
節(jié)能減排:回收能耗僅為原生銦生產(chǎn)的1/3,大幅降低碳排放。
環(huán)境友好:減少電子垃圾填埋污染,避免采礦生態(tài)破壞。
經(jīng)濟(jì)可行:銦價(jià)高企(曾超1000美元/公斤)賦予回收強(qiáng)勁動(dòng)力。