石墨靶材是一种采用高纯度、高密度的石墨材料，通过一系列精密加工（如等静压、气相沉积、高温纯化等）制成的片状或管状材料。它是磁控溅射、蒸镀等物理气相沉积（PVD）工艺中的关键耗材。

在PVD过程中，靶材作为“源”材料，在等离子体的轰击下，其表面原子或分子被溅射出来，并沉积在基板（如硅片、玻璃、金属工件等）上，从而形成一层具有特殊功能的薄膜。

一、核心特性

1.  高纯度

①重要性： 靶材纯度是影响薄膜性能的首要因素。任何杂质元素（如金属离子）在溅射过程中都会混入薄膜，导致薄膜电学性能劣化（如绝缘性下降）、产生缺陷，甚至污染整个沉积设备。

②级别： 应用于半导体、光伏等高端领域的石墨靶材，纯度通常要求高达 99.999%（5N） 甚至 99.9999%（6N） 以上。

2.  高密度与均匀的微观结构

①高密度： 密度越高，靶材的机械强度越好，在溅射过程中越不容易开裂或掉渣，使用寿命也更长。同时，高密度意味着更低的孔隙率，可以减少溅射过程中气体（如Ar气）在靶材内部的残留和突然释放，避免成膜过程产生喷溅（Arcing），从而提高薄膜质量的稳定性。

②均匀性： 均匀细密的晶粒结构可以确保溅射速率稳定，沉积出的薄膜厚度均匀，性能一致。

3.  优异的导电与导热性

①导电性： 良好的导电性是进行磁控溅射（尤其是直流溅射）的基础。

②导热性： 溅射过程会产生大量热量，良好的导热性可以快速将热量传递出去，防止靶材因局部过热而开裂或熔化，保证工艺的持续稳定进行。

4.  良好的机械加工性能与化学稳定性

①机械加工性： 石墨材料相对较软，易于加工成各种尺寸和形状（如平面靶、旋转管靶），与背板的焊接也相对容易。

②化学稳定性： 石墨在常温下非常稳定，不易与其他物质发生反应。

5.  耐高温性

 石墨的熔点极高（超过3500℃），能够承受PVD工艺中的高温环境。

二、主要应用领域

1.  半导体制造

 应用： 用于沉积扩散阻挡层（如TiN、TaN薄膜的衬底层）、掩膜层、硬掩膜 以及金属化层的衬底。高纯石墨靶材确保了这些关键薄膜层无污染，保障了芯片的高性能和良率。

2.  平板显示（FPD）

 应用： 在OLED和LCD显示屏制造中，用于在玻璃基板上沉积薄膜晶体管（TFT） 的电极和栅极。石墨靶材因其优异的导电性和成膜质量，是实现高分辨率显示的关键材料之一。

3.  太阳能光伏

 应用： 在薄膜太阳能电池（如CIGS、CdTe电池）中，用作背接触电极和缓冲层。石墨靶材帮助形成高效、稳定的导电薄膜，提升电池的光电转换效率。

4.  工具与模具表面涂层

 应用： 石墨本身可作为碳源，用于沉积类金刚石碳膜（DLC）。DLC膜具有极高的硬度、低摩擦系数和优异的耐磨性，广泛应用于切削刀具、模具、汽车发动机零部件等表面，显著延长其使用寿命。

5.  光学薄膜

 应用： 用于镀制各种光学膜层，如增透膜、反射膜、滤光片等。高纯石墨确保了光学薄膜的高透明度和低吸收率。

6.  装饰镀膜

 应用： 用于手机外壳、手表、首饰等物品上镀制黑色或深灰色的类碳膜层，提供耐磨、耐腐蚀且外观时尚的表面效果。

三、靶材的分类与制备

根据制备工艺的不同，高性能石墨靶材主要分为：

①等静压石墨（CIP）： 通过冷等静压成型和高温石墨化处理制成，各向同性好，性能均匀，是最主流的类型。

②化学气相沉积（CVD）石墨： 通过烃类气体在高温下分解沉积而成，纯度和密度极高，结构更致密，性能最优异，但成本也最高。

③模压石墨： 通过模具压制而成，成本较低，但各向异性明显，性能均匀性不如等静压石墨。

④制备流程简述： 石油焦/沥青焦 → 破碎、磨粉 → 成型（模压/等静压）→ 焙烧 → 高温石墨化（关键步骤） → 高温纯化（如卤素纯化）→ 精密机械加工 → 清洗封装。