钌粉提纯和钌靶制备的分析

钌粉提纯和钌靶制备的分析

钌是一种非常稀贵的硬质白色金属，晶体结构为密排六方(HCP)型，密度为 12.37 g/cm 3 ，莫氏硬度为 6.5，熔沸点很高，导电和导热性能良好。同时，钌的化学性质稳定，抗酸碱腐蚀能力和抗氧化能力突出，催化性能强，并具有较高的功函数，在催化、电镀、医药、电子信息等领域都有巨大的应用价值。其中，钌主要的应用之一是作为半导体存储器的电容器电极材料和作为计算机硬盘的垂直磁记录多层膜的种子层，钌在磁记录多层膜结构中起到减小

上下层之间的晶格失配度、降低界面应力、降低噪声和增加热稳定性等作用。磁控溅射法是制备高性能溅射钌膜的主要技术之一，钌靶是磁控溅射过程中的关键耗材，其在溅射镀膜过程中的作用无可替代。随着电子信息行业的蓬勃发展，钌靶的市场需求量也在日益增长。

迄今为止，我国电子信息行业使用的高品质钌靶主要依靠进口。钌靶的生产主要集中在日本、美国等地。由于国内的研究起步较晚，现在仅有极少数企业能够小批量生产。在产品质量方面，国内水平与国际相比，也还有较大差距，国外高端靶材的纯度能达到 5N(99.999%，质量分数，下同)以上，致密度不低于 99%，且晶粒均匀细小，而国内的生产技术还难以达到此质量标准。

以日本、美国为主的发达国家对钌靶的研究较早，目前已经掌握了较为成熟的粉体提纯、靶材烧结和测试分析技术，可稳定生产出高品质的钌靶。由于技术保密的原因，目前公开的国外资料较陈旧且数量少。近几年，在国内研究者的努力下，我国在该领域上不断取得新的研究进展，但是将研发技术推广到生产上还有一定难度，工艺的实用性和产品质量水平仍有待提高。

国内钌粉提纯研究的问题在于：

1) 纯度普遍偏低，很难将各类杂质元素的含量都控制在靶用钌粉指标之内；

2) 高纯粉体的微观形貌和粒度大小的可控性较差，无法择优生长；

3) 提纯工艺较为复杂，难以推广到大规模生产中。

国内钌靶加工面临的问题有：

1) 靶材的杂质含量较高，杂质对溅射薄膜的综合性能影响大；

2) 靶材的致密度不够，溅射过程中容易产生异常放电现象，并影响溅射速率；

3) 靶材晶粒尺寸偏大并且均匀性差，使得溅射薄膜的均匀性不理想；

4) 靶材制备工艺的稳定性有待提高。

针对上述存在的问题，国内企业需通过工艺优化和技术创新，不断提升钌靶产品性能，形成更强的国际竞争力。