压制靶材的主要要求在 BaNbOxNy 薄膜的反应溅射中使用时，是优异的导电性和高机械强度。这些靶材通常是多相材料，通过在高压下压制混合粉末（特别是 Ba3N2 和 NbN）来制造，以确保它们能够承受严苛的溅射环境。
核心要点 由于制造大型、致密的氮氧化物陶瓷靶材在技术上很困难，因此行业依赖高压压制粉末靶材。为了正常工作，这些靶材必须通过获得足够的密度来抵抗离子轰击，并获得足够的导电性来确保均匀的薄膜沉积，从而克服粉末固有的易碎性。
成分与制造
材料混合物
靶材不是单相陶瓷，而是多相材料。它们是通过混合特定的前驱体粉末来制造的，以实现所需的化学计量比。
特定粉末成分
这些靶材的标准混合物包括Ba3N2（氮化钡）和NbN（氮化铌）。选择这些成分是为了将所需的钡和铌元素引入沉积过程中。
压制过程
这些粉末必须经过高压压制。这对于将松散的粉末转化为在溅射过程中模拟致密陶瓷行为的固体形式至关重要。
关键性能要求
导电性
靶材必须具有优异的导电性。如果没有高导电性，溅射过程将变得效率低下或不稳定，导致薄膜质量差。
确保均匀性
导电性也直接关系到薄膜组分的均匀沉积。导电靶材可确保稳定的放电，从而使 BaNbOxNy 薄膜在基板上均匀生长。
机械强度
靶材必须具有强大的机械强度。溅射环境涉及强烈的物理应力，特别是来自高能离子的轰击。
抗离子轰击能力
如果靶材的强度不足，离子轰击可能会导致压制粉末解体。强度低的靶材在机械上会失效，污染真空室或完全停止沉积过程。
理解权衡
制造挑战
制造大型、致密的氮氧化物陶瓷靶材非常困难。材料特性在传统烧结过程中常常会导致开裂或密度问题。
压制粉末解决方案
高压压制粉末靶材是解决这一制造瓶颈的实用方案。然而，其代价是它们本质上不如完美的陶瓷稳定，这使得密度和压力方面的严格要求不可妥协，以避免失效。
为您的目标做出正确选择
为确保 BaNbOxNy 薄膜成功沉积，请优先考虑靶材制造的物理完整性：
- 如果您的主要关注点是工艺稳定性：确保压制压力最大化以产生高机械强度，防止靶材在离子轰击过程中解体。
- 如果您的主要关注点是薄膜均匀性：验证 Ba3N2 和 NbN 粉末的比例是否能产生具有高导电性的靶材，以维持稳定的等离子体放电。
该沉积过程的成功完全取决于通过高压制造将松散粉末与固体陶瓷之间的差距联系起来。
总结表：
| 要求 | 规格 | 在溅射中的重要性 |
|---|---|---|
| 材料成分 | Ba3N2 和 NbN 混合粉末 | 引入所需的钡和铌元素 |
| 导电性 | 优异 / 高 | 确保稳定的放电和均匀的薄膜沉积 |
| 机械强度 | 高压压制 | 抵抗强离子轰击下的解体 |
| 物理状态 | 多相固体 | 克服制造致密陶瓷靶材的困难 |
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参考文献
- Yuji Masubuchi, Shinichi Kikkawa. Processing of dielectric oxynitride perovskites for powders, ceramics, compacts and thin films. DOI: 10.1039/c4dt03811h
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
