高纯度稀土金属镱靶材实现国产化

日期： 2023-03-10

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来源：中国有色网

在包头稀土研究院中试基地，几条生产线全线开工，有序生产，包头稀土研究院中试基地科研人员程子洲正在对他所负责的高纯稀土金属镱靶材制备技术项目（以下简称项目）新一批订单产品进行测试，该产品应用于显示屏的金属阴极层，可替代镁/银阴极，降低能耗，解决屏幕折叠问题。

程子洲介绍，目前，包头稀土研究院已建成国际领先的OLED用高纯度金属镱靶材产品生产线，产能约10吨/年，突破了高纯度金属镱蒸镀材料的低成本、高效率、高品质制备工艺技术，既解决了高纯稀土金属关键材料制备技术难题，又提升了我国在高纯稀土金属材料研发方面的国际地位，经济、社会效益显著。

摆脱受制于人的局面

稀土靶材，又称镀膜靶材，可以简单理解为利用电子或高能激光轰击靶材，并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来，并且最终沉积在基片表面，经历成膜过程，最终形成薄膜。

随着高新技术产业的兴起，高纯稀土金属及合金靶材因有良好的物理化学性质，不断在新能源汽车、集成电路、新型显示、5G通讯等领域得到新的应用，成为高新技术产业发展不可或缺的关键材料。“目前，高纯稀土金属及合金靶材制备技术长期被少数国家掌握，且对我国严格封锁。国内缺乏核心制备技术和装备，产品尺寸、品质落后于国际先进水平，以小尺寸实验用靶材为主，存在靶材溅射效率偏低、批次稳定性差、生产化规模小等问题。”程子洲说。

高纯度稀土金属镱靶材属于高纯稀土金属及合金靶材，是处于国际先进水平的高端稀土应用产品，主要用于新型有机发光材料（OLED）显示材料，如苹果、三星、华为等品牌手机的显示屏、智能电视及各种穿戴设备。受生产技术不成熟的限制，过去我国的高纯度稀土金属镱靶材大多数从国外进口，这对国产电子装备的生产极为不利，不但增加了生产成本，而且靶材供应还受到限制。

“为了进一步落实《中国制造2025》和工信部编制的《产业关键共性技术发展指南》，包头稀土研究院围绕有机发光行业创新发展的重大需求，以市场导向和技术创新为支撑，积极推进成果转化，全面实现转型升级。”程子洲说，通过高纯金属镱靶材制备工艺技术的系统化研究，项目开发出具有自主知识产权的高纯度稀土金属镱靶材及型材制备技术，达到精确控制合金靶材成分和微观组织结构的目的。关键敏感杂质含量满足微纳电子应用要求的4N（产品绝对纯度＞99.99%）高纯稀土金属制备产业化技术，对提升国产电子装备整体水平、降低国产电子装备产品价格，摆脱高性能电子器件受制于美、日、韩等先进国家的现状具有重要意义。

已降低对国外的依赖

包头稀土研究院技术带头人王小青坦言，包头稀土研究院“真空蒸馏法制备高纯稀土金属镱及靶材关键技术”的成功研发，标志着稀土靶材成功实现国产化，意味着我国在高纯稀土金属材料方向的国际地位得到提高。同时，高性能电子器件也能摆脱对美、日、韩等国家的依赖，经济、社会效益显著。

“我们首创的稀土冶炼高真空低氧蒸馏工艺，采用了自行设计的冷却接收系统和过滤系统，能够在阻隔辐射热的同时，净化蒸馏的金属镱。采用自制高纯镧还原剂，一次蒸馏就可以获得纯度大于99.99%的高纯度金属镱，稀土直收率最高可达98%。”程子洲表示，高纯稀土金属镱靶材类型从2015年的3种到目前的19种，仍在根据市场需求进行品类拓展，市场认可度也在不断提高。

此外，通过对高纯金属镱靶材制造及应用的规范，包头稀土研究院主持制订了《金属镱靶材》团体标准。同时，包头稀土研究院不断推动上游生产企业技术升级，助力下游面板生产企业快速发展，切实走实、走好高纯度金属镱靶材技术研发-标准制定-市场推广-产业化拓展之路，努力实现高端稀土制造产业的高质量发展。

依托先进的制造工艺和完善的生产体系，包头稀土研究院形成了以高纯度稀土金属镱致密铸锭及大尺寸靶材制备的关键技术为基础，稀土金属型材的洁净加工技术和防氧化处理技术为核心，稀土金属靶材微观组织控制技术为重点，终端应用为拓展方向的产业结构，实现了高纯度金属镱靶材上中下游一体化发展，构筑了行业领先的全产业链优势。

据悉，包头稀土研究院自主研发的高纯稀土金属及合金靶材主要应用于新型有机发光材料显示屏的金属阴极层，在使用时有能耗低、分辨率高、色彩饱和度高的特点，有效地解决了屏幕折叠问题。未来，包头稀土研究院还会将成果广泛推广至平板电脑、笔记本电脑和电视等显示领域。

项目成果转化至今，包头稀土研究院靶材产品复合年销售量增长10%左右，3年来，每年销售额均在千万元以上，产值已近5000万元。

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