镍硅合金靶材定义、特性、制备方法和应用
发布时间：2025-11-15 作者：长沙鑫康新材料 阅读量：2
镍硅合金靶材（NiSi）是一种以镍（Ni）和硅（Si）为主要成分的高温合金靶材，通常纯度可达99.9%（3N）以上 。它兼具镍的导电、导热性能和硅的半导体特性，因此既被视为“高温合金”，也被用作功能薄膜的溅射源 。
镍硅合金靶材主要性能
电学性能：镍硅合金形成的薄膜具有良好的导电性，其与硅反应生成的硅化镍，能降低接触电阻，提高电子器件的性能和可靠性，适用于集成电路中的互连和欧姆接触等。
热稳定性：具有较好的热稳定性，在较高温度下能保持性能稳定，可用于高温环境下的电子器件制造。
抗氧化性：镍硅合金具有一定的抗氧化能力，尤其是在高温环境下，能保持较好的化学稳定性，如镍硅合金常用于制造 N 型热电偶的负极，在超过 1000℃时仍能保持良好的性能。
机械性能：其密度约为 8.585 克 / 立方厘米，熔点高达 1420℃，具有较高的强度和一定的韧性，便于加工成各种形状的靶材。
镍硅合金靶材制备方法
原料准备：使用高纯度的镍和高纯度硅作为初始原料。根据目标合金相（如镍硅90/10 at%， 80/20 at%）进行精确的化学计量计算。
真空熔炼：将配好的镍和硅原料放入坩埚（常用水冷铜坩埚），通过电磁感应产生涡流加热，使原料完全熔化并形成合金液。在真空和高温下，一些气体杂质（如H、O、N）会逸出。同时，电磁感应效应会对熔融金属产生强烈的搅拌作用，这有助于化学成分的均匀化。将均匀的合金液浇注到预热的铜模中，冷却后得到镍硅合金铸锭。
均匀化热处理：将铸锭放入真空或保护气氛（如氩气）的热处理炉中，在低于其固相线温度下进行长时间保温（例如，在1000-1200°C保温数十小时）。
热机械加工（热锻/热轧）：将均匀化处理后的铸锭加热到其再结晶温度以上（例如，800-1000°C），然后进行热锻或热轧。
机加工：将热加工后的坯料通过车削、铣削、磨削等精密机加工手段，加工成终靶材要求的标准尺寸和形状。
镍硅合金靶材应用领域
半导体行业：是先进 CMOS 技术中的关键材料，用于形成低电阻率的硅化物层，制作集成电路中的电极和互连薄膜，确保电路信号的稳定传输。
电子器件：可用于生产薄膜电阻器，其具有稳定的电阻值和低温度系数，能满足高精度电子电路的要求。
太阳能行业：应用于太阳能电池的薄膜结构中，如电极和反射层，有助于提高光伏转换效率。
涂层领域：通过溅射工艺，在产品表面沉积镍硅合金薄膜，可提供金属光泽和特定颜色，增强产品的美观性和耐磨性，也可用于刀具涂层，提高刀具的硬度和使用寿命。
镍硅合金应用领域
电子电气领域:用于制造高精度电阻器、电位器的电阻元件，依托低电阻温度系数实现稳定阻值输出。
航空航天与高温设备:作为航空发动机的燃烧室衬里、涡轮叶片边缘材料，耐受高温燃气冲刷。
机械制造与腐蚀环境:生产化工设备的阀门、管道、换热器，适配强腐蚀介质工况。
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