一种碲化锌靶材及其制备方法与应用与流程

本技术涉及电池应用靶材领域，更具体地说，它涉及一种碲化锌靶材及其制备方法与应用。

背景技术：

1、碲化锌薄膜是一种重要的半导体光电材料，在光致发光和电致发光器件、太阳能电池、红外探测器、热成像技术等领域都有重要的用途。

2、目前碲化锌薄膜在制备过程中，主要有电子束气相沉积、磁控溅射等，这些制备方法均以碲化锌靶材作为原料，所以高纯度、高致密度的碲化锌靶材对该材料的应用极为重要。

3、因此，急需制备一种新的碲化锌靶材，使其具有纯度高、密度较高的优点，可以用于制备高导电性的碲化锌薄膜，碲化锌薄膜应用于电池领域。

技术实现思路

1、为了制备一种新的碲化锌靶材，使其具有纯度高、密度较高的优点，可以用于制备高导电性的碲化锌薄膜，碲化锌薄膜应用于电池领域，本技术提供一种碲化锌靶材及其制备方法与应用。

2、第一方面，本技术提供一种碲化锌靶材，采用如下的技术方案：

3、一种碲化锌靶材，包含以下重量份的原料：碲化锌95-99份、掺杂物0.5-3份、粘结剂0.5-2份；掺杂物由质量比为1:1-2的改性氧化砷和改性氧化锑组成；改性氧化砷由质量比为1:0.02-0.04:0.05-0.1的氧化砷、氨基碳纳米管和聚乙二醇溶液制得；改性氧化锑由质量比为1:0.01-0.03:0.05-0.1的氧化锑、羧基改性多孔碳化硼和聚乙二醇溶液制得。

4、通过采用上述技术方案，碲化锌、氧化砷、氧化锑相配合，利用砷、锑中多电子空穴，配合较高的载流子浓度，提高碲化锌靶材的导电效果，并且纯度较高，配合粘结剂的粘结效果，不仅能够提高碲化锌、氧化砷、氧化锑的粘结密度，保证碲化锌靶材的成型效果，不易出现掉粉、开裂问题，而且随着粘结液的受热分解，提高碲化锌靶材内部微孔孔隙率，促进碲化锌靶材成膜均匀，而且具有更多的孔隙通道，提高碲化锌薄膜的导电效果，能够应用在电池领域。

5、氧化砷、氨基碳纳米管、聚乙二醇溶液相配合，利用砷的5个电子空穴配合氨基碳纳米管中的孔隙结构，进一步提高碲化锌靶材的电子空穴效应和载流子浓度，从而提高碲化锌靶材的导电性；而聚乙二醇溶液具有粘结效果，利用聚乙二醇溶液中的羟基配合氨基碳纳米管表面氨基，便于氨基碳纳米管粘结在氧化砷表面，而氧化砷的电子空穴效应配合氨基碳纳米管的多孔空穴效应，实现空穴的对接、连通，从而进一步提高载流子浓度，提高碲化锌靶材的导电效果；随着碲化锌靶材的制备，聚乙二醇受热能够分解产气，使碲化锌靶材不易结构致密而影响碲化锌薄膜的制备，也不易因杂质的留存而影响碲化锌靶材的纯度和碲化锌薄膜的导电效果。

6、氧化锑、羧基改性多孔碳化硼、聚乙二醇溶液相配合，锑和羧基改性多孔碳化硼的层状搭接结构，能够进一步提高孔隙率的同时提高电子空穴对，配合锑和碳化硼的导电效果，进一步提高导电性，配合碳化硼的多孔结构以及氧化锑、羧基改性多孔碳化硼和聚乙二醇溶液的搭接网络孔隙，进一步提高载流子浓度，从而进一步提高碲化锌靶材的导电性。

7、改性氧化砷和改性氧化锑相配合，氧化砷表面的氨基碳纳米管呈长条柱状结构，内部空心，配合氧化锑表面的羧基改性多孔碳化硼的层状搭接结构，便于实现搭接，并且氨基碳纳米管表面的氨基也能够与羧基改性碳化硼表面的羧基相互吸引粘结，配合碲化锌表面的粘结剂，实现碲化锌、氧化砷、氧化锑相互搭接粘结，形成粘结网络，从而保证碲化锌靶材密度较高的同时，还能够提高均匀度，不易出现掉粉、开裂的问题而影响成膜的均匀度，而且能够提高碲化锌薄膜的导电性。

8、优选的，所述氨基碳纳米管是由碳纳米管经多巴胺改性制得。

9、通过采用上述技术方案，碳纳米管、多巴胺相配合，对碳纳米管表面进行氨基改性的同时，能够提高导电效果；同时能够与改性氧化锑表面的羧基和粘结剂中的羟基相互配合粘结，保证结构密度的同时保证碲化锌薄膜的导电效果和均匀度。

10、优选的，所述碳纳米管的平均长度为8-12μm。

11、通过采用上述技术方案，保证导电效果的同时保证碲化锌靶材的强度。

12、优选的，所述羧基改性多孔碳化硼由多孔碳化硼经海藻酸钠溶液处理制得。

13、通过采用上述技术方案，多孔碳化硼、海藻酸钠溶液相配合，利用海藻酸钠溶液中的羧基对多孔碳化硼进行羧基改性，而多孔碳化硼自身具有较高的孔隙率和较好的导电效果，利用羧基改性多孔碳化硼与氨基碳纳米管较高的孔隙率和网络结构孔隙，能够提高载流子浓度，并提高导电效果，使碲化锌薄膜具有较好的导电性。

14、优选的，所述多孔碳化硼的平均粒径为8-12μm，孔隙率为20-25％。

15、通过采用上述技术方案，保证多孔结构的吸附性，便于羧基改性的同时保证碲化锌靶材的导电效果。

16、优选的，所述聚乙二醇溶液是由质量比为1:0.1-0.2的聚乙二醇乙醇溶液和碳酸氢铵微粒组成。

17、通过采用上述技术方案，聚乙二醇乙醇溶液、碳酸氢铵微粒相配合，碳酸氢铵微粒不溶于乙醇，则碳酸氢铵微粒能够在聚乙二醇乙醇溶液中分散，利用聚乙二醇乙醇溶液的粘结，在发挥粘结效果的同时便于将碳酸氢铵微粒分散粘附在碲化锌靶材中，随着碲化锌靶材的制备加热，碳酸氢铵为逐渐热解产气，提供孔隙流通通道，而后聚乙二醇乙醇溶液也逐渐热解产气，保证粘结效果的同时提高靶材的载流子浓度，从而提高碲化锌靶材制得的碲化锌薄膜的导电性。

18、优选的，所述聚乙二醇为聚乙二醇4000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000中的一种或多种。

19、通过采用上述技术方案，聚乙二醇4000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000均具有较高的粘度，保证了粘结效果，使碲化锌靶材不易出现开裂、掉粉问题，并且聚乙二醇4000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000的热分解温度高于碳酸氢钠、乙醇和水，从而实现递进式热分解效果，先分解的物质产生孔隙，后分解的物质孔隙实现连通效果，通过孔隙的连通，提高载流子浓度，提高导电性；并且在碲化锌靶材制备过程中，温度能够均匀分散，保持内外稳定均衡，从而均匀控制粉体的烧结活性，提高薄膜均匀度的同时保证导电性。

20、优选的，所述粘结剂为聚乙烯醇水溶液。

21、通过采用上述技术方案，聚乙烯醇水溶而有不仅粘结效果较好，而且能够受热分解，不易产生残留而影响碲化锌靶材的纯度，并且保证碲化锌靶材不易出现开裂问题。

22、第二方面，本技术提供一种碲化锌靶材的制备方法，采用如下的技术方案：

23、一种碲化锌靶材的制备方法，包括以下步骤：

24、s1、称取碲化锌、掺杂物、粘结剂混合均匀后，经预压处理，得到初混料；

25、s2、初混料以2-5℃/min的升温速率加热至600-750℃真空保温6-10h，然后加压保温1-2h，以1-3℃/min的降温速率降至室温，得到成品靶材。

26、通过采用上述技术方案，限定升温速率和升温到达的温度，能够使初混料中的热分解物质实现阶梯式热分解产气，实现孔隙的连通，保证碲化锌和掺杂物均匀接触高温的同时，保证初混料内外表面粉体的烧结活性均匀，从而在制备薄膜过程中，能够具有较好的均匀度；而限定温度和时间，保证聚乙二醇等物质被均匀去除，不易残留而影响碲化锌靶材的纯度，采用真空烧结的烧结方式，有效避免了碲化锌、掺杂物高温下的挥发，制备碲化锌薄膜时，能够使薄膜具有较高导电性。

27、第三方面，本技术提供碲化锌靶材在碲化锌薄膜的应用，采用如下的技术方案：碲化锌靶材或碲化锌靶材制备方法制备的碲化锌靶材在碲化锌薄膜的应用。

28、通过采用上述技术方案，采用碲化锌靶材制备的碲化锌薄膜具有较低的电阻率、较高的导电性。

29、综上所述，本技术具有以下有益效果：

30、1、碲化锌、氧化砷、氧化锑相配合，利用砷、锑中多电子空穴，配合较高的载流子浓度，提高碲化锌靶材的导电效果，并且纯度较高，配合粘结剂的粘结效果，不仅能够提高碲化锌、氧化砷、氧化锑的粘结密度，保证碲化锌靶材的成型效果，不易出现掉粉、开裂问题，而且随着粘结液的受热分解，提高碲化锌靶材内部微孔孔隙率，促进碲化锌靶材成膜均匀，而且具有更多的孔隙通道，提高碲化锌薄膜的导电效果，碲化锌薄膜能够应用在电池领域。

31、2、氧化砷、氨基碳纳米管、聚乙二醇溶液相配合，利用砷的5个电子空穴配合氨基碳纳米管中的孔隙结构，进一步提高碲化锌靶材的电子空穴效应和载流子浓度，从而提高碲化锌靶材的导电性；氧化砷的电子空穴效应配合氨基碳纳米管的多孔空穴效应，实现空穴的对接、连通，从而进一步提高载流子浓度，提高碲化锌靶材的导电效果；随着碲化锌靶材的制备，聚乙二醇受热能够分解产气，使碲化锌靶材不易结构致密而影响碲化锌薄膜的制备，也不易因杂质的留存而影响碲化锌靶材和碲化锌薄膜的导电效果。

32、3、氧化锑、羧基改性多孔碳化硼、聚乙二醇溶液相配合，锑和羧基改性多孔碳化硼的层状搭接结构，能够进一步提高孔隙率的同时提高电子空穴对，配合锑和碳化硼的导电效果，进一步提高导电性，配合碳化硼的多孔结构以及氧化锑、羧基改性多孔碳化硼和聚乙二醇溶液的搭接网络孔隙，进一步提高载流子浓度，从而进一步提高碲化锌靶材的导电性。