1、定义
高纯钛靶是以钛金属为主要成分，纯度通常在 99.95%（3N5级）以上 的溅射靶材，用于物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）工艺，通过溅射或蒸发在基材表面形成功能性薄膜。其核心用途是为半导体、光学器件、装饰镀层等领域提供高性能钛基薄膜。
2、性能特点
超高纯度：杂质（Fe、O、C等）含量极低（≤500 ppm），确保薄膜性能稳定。
高密度：≥4.5 g/cm³，减少溅射颗粒飞溅，提升成膜均匀性。
优异耐腐蚀性：钛的钝化膜（TiO₂）赋予其在酸、碱及高温环境下的稳定性。
低电阻率：纯钛薄膜电阻率约为 420 nΩ·m，适合导电层应用。
高温适应性：熔点达 1668°C，可在高温溅射工艺中使用。
3、材质与制造工艺
材质：
纯度等级： 3N5（99.95%）至5N（99.999%），常见牌号为 ASTM Grade 1 或定制高纯钛。
形态：锻造靶材（致密）、粉末冶金靶材（复杂形状）。
制造工艺：
原料提纯：电子束熔炼（EBM）或真空电弧熔炼（VAR），去除挥发性杂质。
塑性加工：热轧/冷轧→退火处理→精密切割。
表面处理：镜面抛光（Ra≤0.4 μm）→超声波清洗→真空封装。
4、执行标准
| 标准类型 | 具体标准 |
| 国际标准 | ASTM B348（钛及钛合金棒材/板材）、SEMI F47（半导体靶材通用规范） |
| 国内标准 | GB/T 3620.1（钛及钛合金牌号）、GB/T 5193（杂质检测方法） |
| 行业规范 | 显示面板厂商定制标准（如京东方对氧含量≤300 ppm的要求） |
5、应用领域
半导体制造：铜互连阻挡层（Ti/TiN）、电极材料。
光学镀膜：增透膜、高反射镜（紫外-红外波段）。
装饰镀层：手机中框、腕表的氮化钛（TiN）金色涂层。
新能源：锂离子电池集流体镀层、燃料电池双极板。
医疗器械：生物相容性镀层（如骨科植入物表面处理）。
6、与其他靶材的异同对比
| 特性 | 高纯钛靶 | 钛合金靶（如Ti6Al4V） | 纯锆靶 | 纯镍靶 |
| 成分 | ≥99.95% Ti | Ti + Al（6%）、V（4%）等 | ≥99.5% Zr | ≥99.9% Ni |
| 密度（g/cm³） | 4.51 | 4.43 | 6.52 | 8.90 |
| 熔点（°C） | 1668 | 1604-1660 | 1855 | 1455 |
| 薄膜特性 | 高耐蚀、低电阻 | 高硬度、耐磨 | 耐高温氧化、中子吸收 | 高导电性、磁性 |
| 典型应用 | 半导体阻挡层、装饰镀层 | 航空部件耐磨涂层 | 核反应堆涂层、耐腐蚀薄膜 | 磁性存储、电池电极 |
| 成本 | 高（提纯工艺复杂） | 中等 | 极高（锆资源稀缺） | 低 |
7、选购方法与注意事项
选购方法
纯度验证：
要求供应商提供 GDMS（辉光放电质谱） 或 ICP-MS 检测报告，重点关注 Fe、O、C 含量。
例如：4N5级钛靶要求 Fe ≤50 ppm，O ≤300 ppm。
微观结构检测：
通过 SEM（扫描电镜） 观察晶粒尺寸（目标 <50 μm）及气孔率（≤0.1%）。
尺寸适配性：
匹配溅射设备腔体，如 直径200-300 mm、厚度6-10 mm 的圆形靶材。
供应商评估：
优先选择具备 EBM熔炼+热等静压（HIP） 技术的厂商，确保靶材致密度。
注意事项
储存条件：
真空铝箔袋封装，充氩气保护，避免吸氧（储存湿度 <30% RH）。
使用优化：
预溅射处理：功率 5-10 W/cm²，时间 15-30分钟，去除表面氧化层。
溅射参数：氩气压力 0.3-0.5 Pa，基片温度 ≤300°C（避免晶粒粗化）。
维护与回收：
定期翻转靶材（使用率 ≥80% 时），剩余靶材可回收重熔（需检测杂质累积）。
高纯钛靶以其超低杂质含量和优异成膜性能，成为高端制造领域的核心材料。与钛合金靶相比，其纯度更高但硬度较低；与纯锆靶相比，成本更低但耐高温性稍逊；与纯镍靶相比，耐腐蚀性更优但导电性不足。选购时需严格把控纯度与微观结构，并结合应用场景优化溅射工艺，以最大化靶材利用率与薄膜性能。
