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关键材料科普系列| 一文读懂什么是ITO靶材

发布时间:2022-07-13 10:07:52 浏览次数:277次

在当下的数字时代,手机、电脑、电视、平板等科技消费产品已成为我们接收信息的一个重要视觉窗口。而它们的制作都离不开一种关键材料,那就是ITO靶材(Indium Tin Oxide,氧化铟锡)。在读懂ITO靶材之前,我们需要了解靶材这种高科技材料。

No.1

靶材工作原理、工艺方法及产品分类

靶材,是在溅射过程中被高速等离子体流轰击的目标材料,也是制备电子薄膜的核心原材料,又称“溅射靶材”。其纯度为99.99%以上,更换不同靶材可得到不同的膜系,以实现各种不同的功能。

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靶材磁控溅射工艺原理图, 图源:万联证券

 

目前靶材制备的工艺主要有这四类:热等静压法、热压法、冷压烧结法、真空感应熔炼法。此外,靶材的分类繁多,按材质可分为金属靶材(包括铝靶、铟靶、铁靶、硅靶、铜靶等);陶瓷靶材(包括ITO靶、氧化镁靶、氮化硅靶、碳化硅靶等);合金靶材(包括铝硅靶、铁硅靶等)。按靶材形状可分为长靶、方靶、圆靶;按应用领域可分为半导体芯片靶材、平板显示靶材、太阳能电池靶材、信息存储靶材及其他靶材。

 

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靶材制备流程, 图源:西南证券

No.2

ITO靶材的下游应用、发展趋势

及市场规模

ITO靶材作为溅射靶材中陶瓷靶材的一种,是目前最为常见的靶材类型,其主要应用于显示面板、薄膜太阳能电池、特种玻璃等行业。华安证券相关资料显示,在2020年全球靶材的下游消费结构统计中,显示面板是占比最大的消费领域,高达33.6%。因此ITO靶材也成为了世界上出货量最大的靶材类型之一,全球显示面板产业发展更是与ITO靶材产业息息相关。

 

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靶材的产业链, 图源:万联证券

 

据万联证券研报显示,当今全球的显示面板大尺寸趋势明显,面板靶材需求呈指数式提高。研报指出,2018至2020年,全球显示面板平均尺寸每年增长1.6寸,2020年平均尺寸达到了47.1英寸。在过去几年,50-59.9英寸及60英寸以上LCDTV面板出货量占比逐年提高,根据Witsview的统计数据,预计到2023年50-59寸的LCD TV面板占比将达到30%,60寸以上将达到21%。在大尺寸化进程逐步推进的前提下,单一面板所使用到的靶材原料需求将持续提高,对于靶材厂商的业务有明显的拉动作用。据了解,2019年全球平板显示用靶材市场规模约313.5亿元,国内约127.8亿元。预计到2023年,国内平板显示用靶材市场规模达196.4亿元,以2020年为基础3年平均复合增长率达8.2%。随着我国面板需求的不断更新换代,屏幕技术的快速提升,再加上8k超清视频、百城千屏等多种政策的推动,所需的ITO靶材性能要求也是随之提升,其发展趋势除了大尺寸,正往高溅射率、晶粒晶向控制、高纯金属方向拓展。

 

 

此外,光伏领域的薄膜太阳能电池和HJT(异质结)电池对ITO靶材的需求也在逐步提升。其中,由晶硅和薄膜技术相结合的HJT太阳能电池,制备工艺技术精简,在制备TCO导电膜阶段主要用到ITO靶材。作为下一代新型光伏电池技术,HJT电池市场潜力广阔,目前国内企业已开始大规模布局GW级HJT项目,预计未来将大幅度带动ITO靶材的需求。

No.3

ITO靶材国内厂商把握机遇

打破国外垄断

对比金属靶材只对纯度有较高要求,ITO靶材的技术壁垒要高得多。首先,ITO靶材特定的晶体结构需要在严格的工艺条件下才可以实现;其次,ITO膜层的透光率、导电率、硬度等性能也会受到靶材制备工艺的直接影响。因此ITO靶材在长期以来一直被外商高度垄断,国产化进展十分缓慢。

随着靶材国产化政策的支持和本土企业加大科研力度,中国靶材厂商正在崛起,逐步参与靶材的国际化市场竞争。武汉拓材科技有限公司专业生产纯度99.999%--99.999999%的碲 (Te)、镉(Cd)、铟(In)、镓(Ga)、锑(Sb)、锗(Ge)、砷(As)、硒(Se)、铝(Al)、锌(Zn)、磷(P)等⼗五种⾼纯元素,以及磷化铟、碲化镉、锑化镓、氧化锗、氧化镓、氧化铟等⼆⼗余种⾼纯化合物材料,是ITO靶材制造的主要原材料。

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HJT电池产品图,图源:网络

 

ITO靶材作为显示面板、光伏等领域的关键核心材料,国内企业实现国产替代已具一定的技术基础和商业条件,靶材市场规模也正处于加速扩大状态。未来ITO靶材的需求有望随着元宇宙(VR用)、智慧办公(屏幕用)等新经济的发展而随之增长。

 

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