【摘 要】
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铟镓锌氧化物（IGZO）是一种具有代表性的透明金属氧化物半导体材料,禁带宽度在3.5e V左右,属于N型半导体,具有较高的电子迁移率、优异的光学性能和电学性能,被广泛应用在有源矩阵有机发光二极体面板（AMOLED）、液晶显示器（LCD）、柔性显示、电子纸等领域。IGZO粉末作为平板显示用IGZO靶材的原料粉,对其性能要求极高。获得高质量的原料粉体是制备高性能IGZO靶材的一个重要工序。通过制备和研
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铟镓锌氧化物（IGZO）是一种具有代表性的透明金属氧化物半导体材料,禁带宽度在3.5e V左右,属于N型半导体,具有较高的电子迁移率、优异的光学性能和电学性能,被广泛应用在有源矩阵有机发光二极体面板（AMOLED）、液晶显示器（LCD）、柔性显示、电子纸等领域。IGZO粉末作为平板显示用IGZO靶材的原料粉,对其性能要求极高。获得高质量的原料粉体是制备高性能IGZO靶材的一个重要工序。通过制备和研究IGZO粉体,为IGZO靶材的性能改进提供指导,为制备高质量的IGZO靶材奠定基础。本文采用共沉淀法制备IGZO粉体,探究制备过程中主要工艺参数对粉体特性的影响规律,从而通过改变工艺参数来调控粉体的性能,为更好的制备出高质量的IGZO粉体提供理论指导,并为制备IGZO靶材奠定基础。主要研究内容和结论如下:（1）共沉淀法制备IGZO粉体时,探究前驱体沉淀形成过程中的溶解方式及硝酸浓度对粉体微观特性的影响。结果发现:溶解方式的改变对前驱体结晶性和形貌均有影响。混溶时前驱体的结晶性更强,形貌为不规则颗粒和近球形颗粒形成的团聚体;分溶结晶性最弱,形貌与混溶类似;分溶分步沉淀后的前驱体结晶性位于两者之间,形貌主要为不规则颗粒。煅烧后发现粉体的物相不受溶解方式的改变所影响,其晶粒形貌煅烧后也相近,但晶粒尺寸大小不同,混溶时平均晶粒尺寸最小（46.02 nm）。不同硝酸浓度的粉体煅烧后物相相似,但通过改变硝酸浓度发现,不同硝酸浓度会对前驱体粒径造成影响,在使用质量分数为50%浓度的硝酸时,前驱体颗粒均匀性较好,得到的粉末平均晶粒粒径最小。（2）探究共沉淀过程中pH值对前驱体及煅烧后粉体微观特性的影响。结果发现:当pH值不同时,前驱体物相类似,但是结晶性差别较大,形貌有差异。当pH值为7.8时,可以看到,一些薄片状的沉淀物作为基体相互链接,表面有很多细小的颗粒状晶粒形成团聚体;pH值为8.3-9.3时形貌均由细小的晶粒正常堆叠形成二次颗粒。煅烧后,IGZO粉体的物相变化比较大,当pH值在7.8-8.3时,是In2O3、In Ga Zn O4的混合相;当pH值为8.8时,为In2O3和Zn Ga2O4的混合相;当pH值增大到9.3时,物相为Ga In O3。晶粒尺寸随着pH值的改变先增大后减小,平均晶粒尺寸从40.87 nm增大到59.75 nm,再减小到55.81 nm,形貌主要为不规则形状的颗粒。（3）探究沉淀过程中金属离子浓度对前驱体和煅烧后粉体微观特性的影响。结果发现:随着离子浓度的增加,前驱体的物相没有发生改变,但是衍射峰强度逐渐增高,峰形变尖锐,结晶性提高。不同离子浓度的前驱体形貌均为立方体和不规则块体两种形态。煅烧后发现,随着离子浓度的降低,逐渐形成接近单相的In Ga Zn O4,同时,随着离子浓度的增大晶粒尺寸也逐渐增大。（4）探究沉淀过程中不同沉淀剂对前驱体及煅烧后粉体微观特性的影响。结果发现:氨水沉淀后前驱体峰强相对较强,结晶度较高,同时氨水沉淀后形成的二次颗粒相对氢氧化钠沉淀后形成的小。加入不同沉淀剂煅烧后,物相和形貌均有差异。用氢氧化钠作为沉淀剂时,IGZO粉末是单相的In Ga Zn O4;用氨水作为沉淀剂时,为In2O3和Zn Ga2O4的混合相。氨水沉淀煅烧后粉体呈现近球状形貌,氢氧化钠沉淀后可观察到不规则形状颗粒和片状形态共存的纳米粒子。（5）探究煅烧过程中煅烧温度和保温时间对粉体特性的影响。结果发现:随煅烧温度升高,IGZO粉体的物相不受影响,为In2O3和Zn Ga2O4的混合相,但是In2O3的晶型发生了改变。当温度为800-900°C时,为六方相In2O3,当温度温度升高到1000-1100°C时,转变为立方相。同时也发现随保温时间的延长,晶粒尺寸不断增大。通过对IGZO粉体的动力学分析,发现随着温度升高,其动力学指数不断增大,温度为800°C时动力学指数为4.28,晶粒生长较慢,表面扩散是晶粒生长的主导机制。温度升到900°C时,动力学生长指数n约等于5,以体积扩散为主,此时,晶粒生长速率加快。温度升高到1000-1100°C时,晶粒的动力学生长指数n约等于5.5,此时,晶粒是在体积扩散和晶界扩散的共同作用下长大,晶粒生长速率进一步加快。
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