當我們在觸摸手機屏幕、啟動智能家電，甚至仰望天空中的衛星時，或許很少有人意識到，這些科技產品的背后，藏著一種“隱形材料”——靶材。若將芯片比作一棟摩天大樓，那靶材就是砌成它的每一塊“納米磚石”。靶材一般通過物理氣相沉積（PVD）技術，將自身“熔煉”成納米級的薄膜，附著在芯片、顯示屏、光伏電池等核心部件上，從而賦予它們導電、透光、抗輻射等神奇特性。那陶瓷靶材在靶材的類目中有何特殊呢？

1 靶材是什么？

靶材是一種用于物理氣相沉積（PVD）或化學氣相沉積（CVD）等薄膜制備工藝的高純度材料，通常制成圓盤、矩形等特定形狀，在真空環境下通過濺射、蒸發或離子鍍等方式被轟擊，使其原子或分子脫離表面并沉積在基板上形成功能性薄膜。

2 靶材的作用：

主要作用是為各類基材表面提供具有特定性能的涂層，如在半導體制造中沉積導電層（銅、鋁靶）、顯示面板上鍍制透明導電膜（氧化銦錫靶）、工具表面增強硬度（氮化鈦靶）、光伏電池制備（碲化鎘靶）以及光學器件中的增透/反射膜（硅靶、二氧化硅靶）等，通過精確控制靶材成分和工藝參數，可獲得滿足不同工業需求的功能性薄膜，其純度（通常99.9%-99.999%）、微觀結構和結晶取向直接影響薄膜的性能質量，是現代微電子、光電子、精密機械和新能源等領域不可或缺的關鍵基礎材料。

3 靶材的分類：

靶材根據材料成分可分為金屬靶材（如銅、鋁、鈦等純金屬及其合金）、陶瓷靶材（如氧化物類的氧化銦錫、氮化物類的氮化鈦、碳化物類的碳化硅等）、半導體靶材（如硅、鍺等）以及復合靶材（如銅-石墨、銀-氧化物等多元復合材料）；

金屬靶材、合金靶材、陶瓷靶材、鍍膜材料 圖源：江陰典譽新材料科技

按應用領域則可分為顯示靶材（如ITO用于液晶面板）、半導體靶材（如高純銅用于芯片互連）、光伏靶材（如碲化鎘用于太陽能電池）、工具鍍膜靶材（如氮化鉻用于刀具涂層）等。

這些靶材通過不同制備工藝（熔煉鑄造、粉末冶金、熱等靜壓等）加工成型，其晶粒尺寸（通常控制在10-100μm）、結晶取向（如銅靶的<111>擇優取向）和致密度（≥99%）等關鍵參數直接影響濺射薄膜的性能，滿足從微電子納米級鍍膜到工業部件微米級涂層的多樣化需求。

4 陶瓷靶材在所有靶材類型中的地位

陶瓷靶材在靶材體系中占據著不可替代的核心地位，是高端功能薄膜制備的關鍵材料。

陶瓷濺射靶材 圖源：長沙鑫康科研材料服務平臺

相較于金屬靶材，陶瓷靶材具有三大顯著優勢：

一是更優異的化學穩定性，如氧化鋁靶能在高溫氧化環境中保持性能，而金屬靶易氧化失效；

二是更豐富的功能特性，如氧化銦錫（ITO）靶兼具透明與導電（電阻率可低至10^-4 Ω·cm），氮化鈦靶（硬度＞2000 HV）賦予工具超強耐磨性；

三是更寬的禁帶寬度（如氮化鋁靶＞6 eV），能滿足半導體、光電器件的特殊需求。

在高端應用領域，陶瓷靶材具有統治性地位——顯示面板中ITO靶市占率超90%，半導體芯片制造中高介電材料（如HfO?靶）是28nm以下制程的標配，光伏產業中碲化鎘靶是薄膜太陽能電池的核心材料。

盡管其制備難度大（需解決高純度粉體合成、高溫燒結致密化等技術瓶頸），成本是金屬靶的3-5倍，但在需要介電、透明、超硬等特殊功能的場景中，陶瓷靶材仍是唯一選擇。

隨著5G、Micro LED等新技術發展，新型陶瓷靶材（如微波介質陶瓷靶、量子點熒光陶瓷靶）的研發正推動著電子產業的技術革新。

5 我國企業在陶瓷靶材領域有哪些突破？

（1）高純材料制備技術突破：

①6N級高純氧化鋁和氧化釔是半導體、光學鍍膜、新能源等高端領域的關鍵材料，其純度要求直接決定了薄膜器件的性能。例如，在OLED顯示、功率器件等領域，6N級高純氧化鋁靶材可顯著提升薄膜的絕緣性和透光性。

我國企業通過自主研發的提純工藝和精密加工技術，已成功實現6N級高純氧化鋁的穩定生產，雜質含量低于10ppm，滿足半導體行業對靶材純度的嚴苛要求。在OLED顯示領域，高純氧化鋁靶材已實現國產化替代，有效降低了對進口材料的依賴。

②氮化鋁靶材的氧含量要求<50ppm，旨在降低熱導率損耗，滿足5G通信、新能源汽車電控系統等對散熱性能的嚴苛需求。

通過優化氮化鋁粉體的合成工藝和燒結技術，我國企業將靶材中的氧含量控制在50ppm以下，顯著提升了材料的熱導率和絕緣性能。該技術突破為5G基站、新能源汽車IGBT模塊等高端應用提供了關鍵材料支撐，推動了我國在第三代半導體領域的自主可控發展。

以上這些是陶瓷靶材領域的關鍵技術指標，我國企業在這方面取得突破是符合行業技術發展趨勢的。

（2）關鍵產品國產化：

①ITO靶材：鄭州大學何季麟院士帶隊研發的“平板顯示用高性能ITO靶材關鍵技術及工程化”項目，突破了卡脖子關鍵技術，形成了完整自主技術體系，實現高端應用由0到1的突破，迫使日本ITO靶材大幅降價，降幅75%以上。在鄭州大學的技術支持下，河南省目前建成了完善的ITO靶材研發平臺和生產線，生產的ITO靶材在國內首次成功應用于京東方高世代TFT線，完全可替代進口。

②半導體用高k介質靶材：HfO?、ZrO?等先進制程用靶材是半導體制造中的重要材料，成功量產這些靶材體現了我國在半導體材料領域的技術進步。我國有研新材、江豐電子等企業已實現HfO?靶材的量產，其中有研新材于2023年宣布其HfO?靶材通過國際設備商認證，并開始小批量供應，標志著我國在該領域的技術成熟度顯著提升，但與國際龍頭企業相比，在先進制程應用和市場份額上仍需突破。

（3）核心裝備自主化：

2024年，國內企業成功研制出300kW大功率磁控濺射鍍膜設備，其濺射速率較傳統設備提升3倍以上，可實現多層復合陶瓷靶材（如Al?O?/ZrO?）的連續沉積，薄膜均勻性≤3%，打破了美國、日本企業在高端鍍膜設備領域的長期壟斷，并已出口至韓國、中國臺灣等地；同年7月，中國鋼研科技集團發布首臺套超大型熱等靜壓（HIP）裝備HIPEX1850，工作壓力達207MPa、溫度可升至2000℃，使陶瓷靶材致密度≥99.99%，氧含量降至50ppm以下，顯著提升氮化鋁（AlN）等材料的熱導率與可靠性，相關技術已應用于國產大飛機C919發動機部件。這些突破不僅推動了陶瓷靶材在半導體、5G通信、新能源汽車等領域的規模化應用，更標志著我國在高端裝備領域實現從“跟跑”到“領跑”的跨越，為全球產業鏈格局重塑注入中國動力。

（4）標準制定：

我國牽頭制定10余項陶瓷靶材行業標準和參與3項國際標準制定，表明我國在陶瓷靶材領域的標準制定方面具有一定的話語權。

我國陶瓷靶材產業在顯示面板與光伏領域已實現顯著突破，市占率分別超40%和60%，其中顯示面板領域依托大功率磁控濺射鍍膜設備與熱等靜壓（HIP）致密化處理系統的自主化，達成鍍膜均勻性≤3%、靶材致密度≥99.99%的技術指標，光伏領域則憑借低氧含量（≤50ppm）與高熱導率（如氮化鋁靶材達200W/(m·K)）的靶材性能，助力異質結（HJT）電池轉換效率提升；然而，在高端半導體領域，國產靶材國產化率仍僅約15%，主要受限于光刻、離子注入等關鍵設備依賴進口、高k介質靶材（如HfO?）純度與均勻性難以滿足7nm以下制程需求，以及設備-材料-制造企業聯合攻關機制尚未成熟等瓶頸，未來需通過500kW級鍍膜設備與智能化HIP系統的研發、低缺陷密度靶材創新，以及晶圓廠與供應鏈企業的生態共建，加速高端靶材的國產化進程。