中国粉体网讯 当下，磷化铟是最受关注的半导体材料之一，也是最紧缺的材料之一。其短缺的原因，除了产能与技术壁垒，关键还在原材料供给。磷化铟由磷元素和铟元素化合而成，对应原材料分别是高纯红磷和高纯铟。6N级高纯铟价格高达5000元/公斤，折合一吨就是500万元，堪称天价。
图片来源：AI
但眼下更大的问题是，即便你是土豪，但是抱歉，有钱你也未必买得到。高纯铟，已成为我国光通信乃至整个半导体行业最关键最紧缺的原材料之一。
铟的问世
故事始于1863年，德国弗赖贝格矿业学院的有位叫Ferdinand Ｒeich的物理教授对锌矿石中铊(Tl)元素的性质非常感兴趣，从而研究了大量的锌矿石。但在苦心钻研后仍没有获得期望的元素，却意外获得一种不知成分的草黄色沉淀物。他认为其中可能含有新的元素，光谱分析证实了这一猜想。
铟的两位发现者
有意思的是，这位教授是色盲，于是由他的助理H．TheodorＲichter协助展开光谱实验。他们在分光镜中发现了一条明亮的靛青色光谱，在与铯的蓝色明亮线进行比对后，确定这是一种新元素，因此采用希腊文中“靛青”(indigo)一词来命名这个新发现的元素———indium(铟)，并共同署名发表铟元素的报告。
之后，二人继续合作，分离出了金属铟，并于1867年在法国巴黎世界展览会上第一次向世界展示。
进入大众视野
铟金属从1863年发现至今，已有150多年的历史，但直到20世纪二三十年代才开始应用。从1923年开始有少量的铟生产，但仅限于实验室应用，因此成为“实验室里的金属”。
到20世纪30年代中期，前苏联率先开始进行铟的矿产勘查和生产工艺等方面的探索。1933年，铟少量被加入到合金中用于商业生产。1938年，前苏联第一次在工业应用上实现了金属铟的规模化生产。
铟的第一次大规模使用是在第二次世界大战期间，被用作涂层应用于航空发动机齿轮上，以提高其硬度，避免损坏和锈蚀。铟被发现能够做半导体材料之后才逐渐进入大众视野。1985年，铟开始大量应用于制造电子设备。
随着铟锡氧化物(ITO)、磷化铟半导体的开发利用及铟在平板显示器等光电通信产品中的广泛应用，铟也成为了“科技的宠儿”。随着铟的应用价值日益突出，世界铟的消费也进入高速上升时期，2006年便已达上千吨。
高纯铟在高精尖领域的应用
铟凭借良好延展性、优异可塑性、低熔点高沸点、优良光渗透性与导电性及抗腐蚀性等突出的物理化学性能，成为国防、航空航天、核工业、现代化信息等高科技领域不可或缺的关键战略金属，也被称为当今世界不可替代的“工业维生素”。
铟全产业链流程图
随着半导体工业的发展，半导体材料行业对金属铟的纯度要求日益提高，6N、7N及以上级别的高纯度铟，正逐步成为高纯铟产品的主流规格。
ITO靶材
ITO是一种关键的透明导电材料，其化学组成通常为90%In2O3和10%SnO2。ITO靶材是高纯铟最重要的应用领域之一，占全球铟消费量的70%，广泛应用于平板显示器、太阳能电池和其他光电设备中。
ITO靶材主要用于制备透明导电氧化物薄膜，这种薄膜在可见光光谱范围内具有高光学透过率和高电导率，是液晶显示器（LCD）和有机发光二极管（OLED）等光电设备中广泛使用的材料。铟的纯度直接影响ITO膜的导电性和透明性。在高端显示产品中，In纯度通常需要达到5N级及更高。随着4K、8K等高分辨率显示技术的推广，高纯铟的需求持续增加。
化合物半导体
高纯铟可用于制造化合物半导体如磷化铟、锑化铟、铟砷化镓、磷化铟镓等，它们是光通信和红外仪器中广泛使用的材料。锑化铟是组成红外线检波器、红外导弹中电子元器件和红外探测器的重要材料；铟砷化镓用于制作光通讯长波段激光器；磷化铟镓用于发光元件的制造等。
自去年以来，磷化铟“出圈”，成为最火热的半导体材料之一。在当前AI算力基础设施建设浪潮下，光通信已经成为支撑数据中心扩容的重要环节。无论是800G、1.6T还是未来更高速率的光模块，其核心器件都离不开激光器、探测器等光电器件。
而磷化铟正是这些关键光电器件芯片的基底，没有它，光芯片无法集成，光电器件无法工作。
在AI算力需求爆发推动下，磷化铟需求飙升，据Omdia、Yole报告，2026年全球磷化铟衬底需求将飙升至260万—300万片，但有效产能仅提升至75万片左右，缺口仍在70%以上。
作为磷化铟衬底上游原材料，高纯铟与高纯磷供给成为整个行业的首要“卡点”。
CIGS(铜铟镓硒)太阳能薄膜电
该电池是吸收层由铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se)组成的结晶薄膜太阳能电池，是国际光伏界的研发热点之一，其最大优势是光伏技术转化效率较高。可应用于边远山地独立电网、农光互补、渔光互补等精准扶贫工程项目中;也可实现光电建筑一体化，应用于大中型地面光伏电厂、都市花园景观、交通运输业等领域。
在薄膜太阳能电池应用中，铟不仅提供了关键的电子特性，还能够降低膜层的缺陷率，从而提升整体设备的性能和耐用性。其中，每平方米的CIGS太阳能电池需要2~3g高纯铟。铟的高纯度是确保CIGS薄膜太阳能电池高效运转的关键因素，直接影响化合物材料的电学和光学性能，从而决定电池的转换效率和寿命。
高纯铟的制备
铟无独立矿床，主要伴生于铅锌矿中，其中闪锌矿是铟的主要载体矿物，全球90%的原生铟产量来源于锌冶炼过程。
目前，高纯铟的主流制备方法有二次电解精炼法、真空蒸馏法、区域熔炼法、低卤化合物法等。二次电解法具有工艺稳定、生产规模大、控制简单等特点，但只能产出5N高纯铟。
铟真空蒸馏流程图
区域熔炼示意图
6N高纯铟通常需要联合二次电解法、真空蒸馏法、区域熔炼法中的2种或3种方法制得，真空蒸馏法、区域熔炼法存在产能低、能耗高等问题，不利于规模化生产和成本的降低。7N超高纯铟主要采用多次单晶直拉法制备，但此法须以6N8以上高纯铟为原料方可制得，存在工艺控制难度大、产品质量不稳定、产品产率低的问题，多运用于实验室阶段，产业化应用较少。
全球竞争格局
国外对高纯铟生产工艺的研究较早，主要以美国、日本、韩国、德国、俄罗斯为代表。其已拥有成熟、稳定的高纯铟生产方法，主要生产6N级以上的高纯铟。
我国虽是世界最大的原生铟生产国，主要以生产粗铟和精铟为主，对高纯铟制备技术的研究起步较晚，一直存在低附加值4N5(99.995%)精铟出口和高附加值6N、7N高纯铟进口的问题。近年，国内以云锡集团、广东先导、中金岭南等为代表的企业经过自主研发，已逐渐形成6N级高纯铟产品的生产能力。
但是，国内现有高纯铟产能还远远满足不了市场需求，高纯铟国产化推进仍是当下磷化铟行业的重要任务。
参考来源：
[1]王金星.高纯铟材料制备技术与研究进展评述
[2]曹毅等.高纯铟的应用及其物理提纯技术研究进展
[3]李芳琴等.铟资源供给与消费格局分析
[4]侯文达等.“铟”为有你，生活多彩
（中国粉体网/山川）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除
