在材料科学的广袤领域中，靶材和普通金属虽都归属于金属材料的范畴，但在诸多关键方面展现出显著差异。靶材作为一类具有特殊用途的材料，在现代高科技产业中扮演着举足轻重的角色，而普通金属则凭借其常见特性广泛应用于各类基础领域。深入探究二者的区别，不仅有助于我们明晰不同材料的性能与应用场景，更能为相关产业的发展提供理论依据与实践指导。
普通金属通常指在自然界中较为常见、储量相对丰富，且在日常生产生活与传统工业领域广泛应用的金属材料。像铁、铝、铜、锌、铅等都属于普通金属。它们具备金属的一般特性，如良好的导电性、导热性、延展性，拥有金属光泽，并且在一定程度上能够发生金属化学反应。以铁为例，铁是地球上储量极为丰富的金属，是钢铁工业的主要原料。通过在铁中添加适量的碳以及其他合金元素，能够制造出各种不同性能的钢材，广泛应用于建筑、机械制造、交通运输等众多领域。再看铝，其具有密度小、耐腐蚀等特性，常用于航空航天、建筑装饰、包装等行业，比如飞机的机身、发动机部件等大量采用铝合金材料，利用的就是铝的轻质与高强度特性。
靶材是在物理气相沉积（PVD）等薄膜制备技术中，被高速荷能粒子轰击的目标材料。当高能粒子撞击靶材表面时，靶材原子或分子会脱离靶材，以气态形式沉积在基底材料表面，进而形成具有特定功能的薄膜。靶材的种类极为丰富，涵盖金属靶材（如纯金属铝、钛、铜、钽等）、合金靶材（如镍铬合金、镍钴合金等）以及陶瓷化合物靶材（如氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等）。这些靶材在半导体芯片制造、显示面板生产、太阳能电池制备、磁记录存储等高科技领域起着不可或缺的关键作用。例如在半导体芯片制造过程中，需要通过溅射铜靶材，在晶圆表面形成高导电性的铜布线，构建芯片内部复杂的电路结构，实现芯片的各种功能。
普通金属在多数常规应用场景下，对纯度的要求并非极为严苛。一般来说，纯度达到 95% - 99%，有时甚至更低纯度就能满足使用需求。以建筑用钢材为例，其中的铁含有一定量的碳以及其他杂质元素，碳含量的不同以及合金元素的种类和含量差异，决定了钢材的不同性能与用途。常见的建筑用钢筋，其纯度并非极高，而是通过合理控制成分，使其具备良好的强度与韧性，满足建筑结构的力学要求。在机械制造领域，一些普通机械零件所用的金属材料，同样允许存在一定杂质，这些杂质在合理范围内对材料的性能影响较小，同时还能降低生产成本。例如普通的铸铁件，其中含有较多的碳以及其他杂质，但其铸造性能良好，成本较低，广泛应用于制造各种机械底座、箱体等零件。
靶材对纯度的要求极为苛刻，尤其是在高端应用领域。通常情况下，半导体级靶材的纯度必须达到 99.999%（5N）以上，部分先进制程甚至要求达到 99.9999%（6N）及更高纯度。这是因为靶材中的杂质在薄膜沉积过程中，会对所形成薄膜的性能产生严重的负面影响。在半导体芯片制造中，哪怕极微量的杂质，也可能导致芯片内部电路短路、漏电，或者影响电子迁移率，进而降低芯片的性能、可靠性以及成品率。以铜靶材用于芯片制造的铜互连工艺为例，若铜靶材中含有微量的铁、锌等杂质，这些杂质原子在铜薄膜中会成为电子散射中心，增加电阻，影响芯片的信号传输速度和功耗。在高端显示面板生产中，用于制备透明导电电极的氧化铟锡（ITO）靶材，同样需要极高的纯度，否则会导致面板的透过率下降、导电性能不均匀，影响显示效果。
普通金属的微观结构相对较为简单且粗糙。其晶粒尺寸通常较大，在宏观性能方面，普通金属主要侧重于满足基本的力学性能要求，如强度、硬度、韧性等，以适应不同的应用场景。例如，建筑结构用钢需要具备较高的强度和良好的韧性，以承受建筑物的自重以及各种外部荷载，防止在使用过程中发生断裂破坏。在这种情况下，钢材的微观结构以铁素体和珠光体为主，通过控制轧制工艺和热处理工艺，可以调整铁素体和珠光体的比例与形态，从而优化钢材的力学性能。再如，用于制造电线电缆的铜材，主要关注其良好的导电性和一定的柔韧性。此时，铜材的微观结构对导电性影响较大，一般希望铜材具有较大的晶粒尺寸，减少晶界对电子传输的阻碍，从而降低电阻，提高导电性能。
靶材的微观结构要求极为精细且严格控制。靶材的晶粒尺寸往往在微米甚至纳米级别，并且对晶粒的取向、均匀性以及内部缺陷等都有严格的要求。这些微观结构特征直接决定了靶材在溅射过程中的行为以及所制备薄膜的质量。对于半导体芯片制造用的靶材，纳米级的晶粒尺寸可极大地提升薄膜的均匀性，显著减少薄膜中的缺陷，从而提高芯片制造过程中薄膜沉积的精度与一致性，这对于提高芯片的良率和性能至关重要。例如，在制造超大规模集成电路时，需要通过溅射钴靶材形成高质量的金属薄膜作为互连层，钴靶材的晶粒尺寸、取向以及内部缺陷等微观结构因素，会直接影响到钴薄膜的电导率、应力状态以及与其他材料的界面结合性能，进而影响芯片的电学性能和可靠性。在显示面板制造中，用于制备电极布线薄膜的钼靶材，其微观结构的均匀性对溅射过程中钼原子的沉积速率和分布均匀性有着重要影响，进而决定了电极布线薄膜的厚度均匀性和电学性能，最终影响显示面板的显示质量和稳定性。
普通金属的制造工艺相对较为成熟和常规。通常包括矿石开采、选矿、冶炼、精炼以及后续的加工成型等环节。以钢铁制造为例，首先从铁矿石中通过选矿工艺富集铁元素，得到铁精矿。然后将铁精矿与焦炭、石灰石等原料一起加入高炉中进行冶炼，通过高温还原反应得到生铁。生铁经过进一步的炼钢过程，调整碳含量以及去除有害杂质，可得到不同品种的钢材。后续再通过轧制、锻造、铸造等加工工艺，将钢材制成各种形状和规格的产品，如钢板、钢筋、钢管等。在铝的生产过程中，先从铝土矿中提取氧化铝，再通过电解氧化铝的方法得到金属铝。得到的铝锭可以通过挤压、轧制等加工手段，制成各种铝型材，应用于建筑、汽车等行业。这些制造工艺经过长期的发展和完善，技术相对稳定，生产效率较高，成本也相对可控。
靶材的制造工艺极为复杂且技术含量高。由于对靶材的纯度、微观结构等方面有严格要求，其制造过程涉及多种先进技术和精密控制。首先，原料的提纯是关键步骤，需要采用先进的化学提纯方法，如区域熔炼、电解精炼、真空蒸馏等，将金属原料的纯度提高到符合靶材要求的水平。以制备高纯度的铜靶材为例，需要通过多次区域熔炼，使铜中的杂质元素向特定区域富集，从而实现与铜的分离，提高铜的纯度。在成型工艺方面，常用的有粉末冶金法、熔炼铸造法等。粉末冶金法是将高纯度的金属粉末经过压制、烧结等工序制成靶材坯体，再通过后续的加工处理得到最终的靶材产品。这种方法能够精确控制靶材的成分和微观结构，但工艺过程较为复杂，成本较高。熔炼铸造法则是将高纯度的金属原料在特定的熔炉中熔炼后，浇铸到模具中成型。为了获得理想的微观结构，在熔炼和铸造过程中需要对温度、冷却速度等参数进行精确控制，同时还可能采用热等静压等后处理工艺，进一步改善靶材的致密度和微观结构。例如，在制备用于半导体行业的钛靶材时，采用熔炼铸造法，在熔炼过程中严格控制钛液的温度和成分，浇铸后通过热等静压处理，消除内部缺陷，提高靶材的质量和性能。
普通金属凭借其良好的综合性能和相对较低的成本，在传统工业和日常生活的各个方面都有广泛应用。铁作为产量最大的金属，是建筑行业的基石。钢筋混凝土结构中的钢筋，为建筑物提供了强大的抗拉强度，确保建筑物在各种荷载作用下的结构安全。在机械制造领域，钢铁是制造各种机械设备的主要材料，如机床、汽车发动机、齿轮等零部件大多由钢铁制成。铝因其轻质、耐腐蚀等特性，在航空航天领域发挥着重要作用。飞机的机身、机翼等结构部件大量采用铝合金材料，有效减轻了飞机的重量，提高了燃油效率和飞行性能。在建筑装饰领域，铝合金门窗、幕墙等应用广泛，既美观又耐用。铜由于其优异的导电性和导热性，是电线电缆行业的首选材料。无论是城市电网的输电线路，还是电子设备内部的连接线，铜导线都起着关键的导电作用。在电器制造领域，铜也被广泛用于制造各种电器元件，如变压器、电机的绕组等。锌主要用于金属表面的镀锌处理，以提高其他金属的耐腐蚀性能。镀锌钢板在建筑、汽车、家电等行业被大量使用，延长了金属制品的使用寿命。
靶材主要应用于现代高科技产业，是这些领域实现高性能、高精度制造的关键材料。在半导体芯片制造领域，靶材是构建芯片内部复杂电路结构的核心材料。通过溅射不同的靶材，如铜靶用于形成导电线路、钽靶用于制作阻挡层等，在晶圆表面逐层沉积金属薄膜，经过光刻、蚀刻等一系列精密工艺，最终制造出集成度极高、性能卓越的芯片。这些芯片广泛应用于计算机、手机、人工智能、物联网等众多领域，推动着信息技术的飞速发展。在显示面板行业，靶材同样不可或缺。例如，氧化铟锡（ITO）靶材用于制备液晶显示器（LCD）和有机发光二极管显示器（OLED）的透明导电电极，决定了面板的透光率、导电性能和触控灵敏度等关键性能指标。钼靶材、铝靶材等用于制备电极布线薄膜，对显示面板的驱动电路和信号传输起着重要作用。在太阳能电池领域，靶材用于制备电池的电极和功能薄膜，如铜铟镓硒（CIGS）合金靶材用于制造薄膜太阳能电池，提高了太阳能的光电转换效率，推动了太阳能产业的发展。在磁记录领域，钴铬合金等靶材用于制备硬盘的磁性薄膜，存储大量的数据信息，满足了现代社会对数据存储和处理的高要求。
普通金属由于储量丰富、开采和加工技术成熟，其生产成本相对较低。以钢铁为例，铁矿石在地球上分布广泛，大规模的开采和高效的冶炼技术使得钢铁的产量巨大，价格相对较为稳定且低廉。建筑用的螺纹钢价格通常在每吨几千元，能够被广泛应用于各类建筑项目中。铝的生产虽然需要消耗大量的电能，但由于其原料铝土矿资源丰富，且生产工艺成熟，铝锭的价格也在一个相对合理的范围内波动，使得铝合金材料在众多领域具有较高的性价比。铜的价格相对较高，但因其良好的性能和广泛的应用，在电线电缆等行业，通过合理的设计和工艺优化，也能够在一定程度上控制成本。普通金属的低成本特性，使其能够在大规模的工业生产和基础设施建设中得到广泛应用，为社会经济的发展提供了坚实的物质基础。
靶材的成本相对高昂。一方面，靶材对原材料的纯度要求极高，提纯过程需要采用先进且复杂的技术和设备，这大大增加了原料成本。例如，为了达到半导体级靶材的纯度要求，提纯过程中可能需要多次进行区域熔炼、电解精炼等操作，每一次操作都需要消耗大量的能源和专业设备，并且对操作人员的技术水平要求也很高。另一方面，靶材的制造工艺复杂，从原料制备到最终成型，每一个环节都需要精确控制和严格检测，设备投资大，生产效率相对较低。如粉末冶金法制备靶材，需要高精度的粉末压制设备和烧结炉，并且在生产过程中需要对温度、压力、气氛等参数进行精确控制，稍有偏差就可能导致产品质量不合格。此外，靶材在生产过程中的废品率相对较高，这也进一步推高了成本。由于靶材主要应用于高端高科技产业，这些产业对产品性能要求极高，愿意为高质量的靶材支付较高的价格，但总体而言，靶材的高成本仍然是其应用和推广的一个重要限制因素。
