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ito靶材是什么材料

溅射靶材 2020-06-03 10:23

  ito靶材是一种贵金属材料,用于溅射镀膜上的材料。

  ITO靶材就是氧化铟和氧化锡粉末按一定比例混合后经过一系列的生产工艺加工成型,再高温气氛烧结(1600度,通氧气烧结)形成的黑灰色陶瓷半导体。ito薄膜是利用ITO靶材作为原材料,通过磁控溅射把ITO靶气化溅渡到玻璃基板或柔性有机薄膜上。ITO薄膜具有导电性和透光性,厚度一般30纳米--200纳米。

  ITO靶材是高纯三氧化二铟和二氧化锡粉末按照重量比9/1或95/5(最常用)混合均匀后,加压烧结成陶瓷片状,再加工成靶材成品,用作溅射镀制TCO透明导电薄膜,由于氧化铟价格较高,所以ITO靶材价格也较高

  据悉,2010年全球ITO靶材市场产量为941吨,而到了2012年,全球ITO靶材产量上涨至1271吨。随着大尺寸面板的正式量产,预计2015年以前韩国ITO靶材需求每年将增加9.8%。

  对于ITO靶材,我国一直处于技术弱势地位,国际高端ITO靶材由JX日矿日石金属、日本三井矿业、日本东曹、韩国三星、德国及美国的少数几家公司所垄断。其中又以日本日矿和三井为最,其两家几乎占据了高端市场用ITO靶材的全部份额和大部分的面板市场,每家年供应量据称达到600吨以上。

  近期,在广西柳州举办的业界高端镀膜工艺研讨会上,与会专家一致认为,国内各厂商在靶材的研发过程中出现各种问题是必然的,也不可否认国内在这方面的技术远远落后于日本和韩国。目前,国内溅射靶材主要应用于中低端产品商,而高端靶材产品则从日韩进口。本土靶材厂商约占国内市场30%的份额,国内大部分的靶材市场则由日韩瓜分。

  近年来,由于智能手机、平板电脑等移动终端的流行,市场对ITO靶材的需求量大增,而ITO靶材主要原材料是稀有金属铟,该领域对铟的消费量占到了全球铟产量的75%左右。目前,全球铟的保有量只有1.6万吨,中国的铟保有量约1万吨,全球占比达到62%。接下来是秘鲁的580吨、加拿大的560吨、美国的450吨,分别占全球保有量的3.6%、3.5%、2.7%,比较可知,铟是中国在储量上占据绝对优势的资源。虽然国内铟储存量丰富,但ITO靶材技术一直无法取得突破,成为为日韩提供铟金属原材料供应国。

  为在ITO靶材方面取得技术突破。2012年科技部在北京组织召开了“十一五”国家科技支撑计划“铟、铝深加工关键技术攻关与产品开发”重点项目验收会上,烧结法制备ITO靶材新技术,生产出超高密度高性能ITO靶材,建设了一条年产10万吨的试验生产线,打破了国外技术垄断。当年,洛阳725所高世代TFT-和PDP用ITO靶材技术研发及产业化项目列入国家战略性新兴产业发展专项资金计划,给予4000万元国家补助资金支持。725所在已具备完全自主知识产权的高纯高活性纳米ITO粉末制备、湿法成型、氧压烧结和物理气化回收等核心技术基础上,实现高端ITO靶材的国内自主供应,对于突破我国产业技术瓶颈,改变铟低价出口再高价买回制品的被动局面,打破国外垄断具有重要意义。

  同时,国家开始把铟作为一种国家战略资源,从2007年就开始实施出口配额制度。提高行业准入门槛、控制开采总量、实行更严格的出口配额、推动行业整合、并实施战略收储等一系列政策,逐步收紧对铟的供给。此外,国内有成立了泛亚有色金属交易所,主导了铟金属国际市场价格。

  自2011年以来,在美、日、韩等主要平板需求增加的推动下,铟价已出现快速持续上涨。另一方面,中国的战略收储加剧了市场的恐慌。中银国际预计,中国政府未来如果对铟行业加紧控制并实施战略收储,将使得市场供应趋紧并推升铟价大幅上升。从长远看来,ITO靶材、以及CIGS薄膜太阳能电池需求将持续增长。不久的将来,液晶屏领域铟年使用量、CIGS光电薄膜年使用量将大幅度增长,以产品寿命保守估计6年计算,目前已探明铟全球总储量将不足以支撑消费使用量。而寻找氧化铟锡(ITO)替代性新材料成为触控面板透明导电薄膜领域的新选择,全球众多业者纷纷研发各式技术意欲作为ITO代替品。

  目前,最有希望的ITO代替品的新材料有石墨烯和纳米银线两种。

  ITO靶材是什么?

  专家指出,ITO靶材是一种n型半导体材料,该种材料包括靶材、ITO粉末、导电浆料及ITO透明导电薄膜。其主要应用分为:平板显示器(FPD)产业,如薄膜晶体管显示器(TFT-LCD)、液晶显示器(LCD)、电激发光显示器(EL)、电致有机发光平面显示器(OELD)、场发射显示器(FED)、等离子显示器(PDP)等;光伏产业,如薄膜太阳能电池;功能性玻璃,如红外线反射玻璃、抗紫外线玻璃如幕墙玻璃、汽车、飞机上的防雾挡风玻璃、光罩和玻璃型磁盘等三大领域。

  了解了ITO靶材是什么,下面我们一起来探究一下未来ITO靶材发展的趋势:

  1.靶材本体一体化。如前所述,靶材将朝大面积发展,以往技术能力不足时,必须使用多片靶材拼焊成大面积,但由于接合处会造成镀膜质量下降,因此目前大多以一体成形为主,以提升镀膜质量与使用率。未来新世代LCD玻璃基板尺寸的加大,对靶材生产厂家是一项严苛的挑战。

  2.降低电阻率。随着LCD愈来愈精细化发展的趋向,以及它的驱动程序不同,需要更小电阻率的透明导电膜。

  3.尺寸大型化。随着液晶模块产品轻薄化和低价化趋势的不断发展,相应的ITO玻璃基板也出现了明显的大型化的趋势,因此ITO靶材单片尺寸大型化不可避免。

  4.高密度化。靶材密度的改善直接带来的益处主要表现在减少黑化和降低电阻率方面。靶材若为低密度时,有效溅射表面积会减少,溅射速度也会降低,靶材表面黑化趋势加剧。高密度靶的表面变化少,可以得到低电阻膜。靶材密度与寿命也有关,高密度的靶材寿命较长,意味着可降低靶材成本。

  5.使用高效率化。靶材使用率的提升,一直是设备商、使用者及靶材制造商共同努力的方向。目前靶材利用率可达40%,随着液晶显示器行业对材料成本要求的提高,提高ITO靶材的利用率也将是未来靶材研发的方向之一。

  每年我国ITO靶材消耗量超过1千吨,一半左右靠进口,用于生产高端产品。受有色金属期货价格波动和技术封锁等因素迭加作用,长期以来价格高企,成品价格最高达每公斤6千至8千元,占据企业不小的成本。

  “数据显示,我国半导体产品的进口花费超过石油”。2017年度何梁何利基金奖获得者、昆明理工大学副校长杨斌教授说。

  在中国,半导体重要原料铟、锡的采选、冶炼水平已处于世界顶尖水平,产量和品级也堪称世界一流。全球近80%的高质量铟、锡来自中国,日企长期购买中国铟锭。

  “但我们缺乏下游功能性产品和足够长的产业链,只能赚取原材料的初级利润,比如高质量、大尺寸的ITO靶材,就是粉末冶金和半导体行业的痛。”杨斌教授说,国内的大尺寸靶材都只在实验室阶段,技术是一个难点,难以实现量产则是关键。

  随着近十年来国内LCD产业的发展和PDA、电子书等触摸式输入电子产品的悄然兴起,尤其是目前,随着有机发光二极管(OLED)以及其他显示器件的发展,对ITO靶材制成工艺和设备有了更新、更高的期待。未来一段时间内,这仍是一个有前景的产业。

  国内小规模、低层次、做了二十年之久的“靶”,因没能走上世界前沿而长期依赖进口,如今得到了“回报”。近年,由于中国市场巨大,“小靶”国产能力有了大幅上升,这时国外垄断企业“釜底抽薪”,开始在价格上进行打压,一下子把ITO靶材价格降到800元一吨,一度接近价格最高点时的十分之一,国内20多个企业蒙受了巨大的损失,部分企业甚至奄奄待毙。

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