新型低輻射薄膜TiN的APCVD法制備及性能研究.pdf

1、氮化鈦(TiN)是近年來所研究的新型寬帶半導體材料中一種性能優(yōu)異,極具發(fā)展?jié)摿蛽碛袕V泛應用前景的硬質合成材料。它具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性、高機械硬度、寬的光學帶隙、低的電阻率和在可見光區(qū)及紅外光區(qū)有優(yōu)良的光學性能。令人感興趣的是TiN的低的電阻率和在可見光區(qū)及近紅外區(qū)的優(yōu)良的光學性能的特點。另一方面,低輻射膜在節(jié)能方面有重要意義。本研究在對低輻射膜和TiN薄膜的光、電性能做了全面的文獻綜述的基礎上,提出了用氮化鈦薄膜作為低輻射膜應

2、用的設想。希望利用氮化鈦薄膜的良好的導電性、其光性能與金、銀等貴金屬薄膜的很相似:膜較薄時,在可見光區(qū)半透明及紅外光區(qū)的高反射的特點。得到一種新型的節(jié)能低輻射鍍膜玻璃。同時本論文還全面介紹了節(jié)能鍍膜玻璃,特別是低輻射鍍膜玻璃的發(fā)展概況、節(jié)能特性、原理、低輻射膜的種類以及常用的制備方法等。本文以無機物TiCl4和NH3為先驅體,以惰性氣體N2為載氣在玻璃基板上采用常壓熱分解化學氣相沉積法制備得到了TiN薄膜。運用XRD、SEM、TEM、X

3、PS、四探針電阻儀、紫外可見光譜儀等手段對制備的薄膜樣品進行了測試和分析。文章系統(tǒng)研究了基板溫度、沉積時間、TiCl4濃度、NH3濃度等制備參數(shù)對TiN薄膜結構、組成的影響及它們之間的關系。研究結果發(fā)現(xiàn)采用常壓熱分解CVD法制得的TiN薄膜均為氯化鈉型結構的多晶薄膜。隨著基板溫度的提高、沉積時間的延長和反應物濃度的增加,薄膜厚度隨之增加,薄膜內部晶粒發(fā)育逐漸趨于完整,顆粒長大,晶界減少,能獲得結晶性能較好的薄膜。但是薄膜厚度的增大和濃度

4、的提高會惡化膜面的平整度,也會影響薄膜的結晶性能。本論文還對薄膜的光電性能進行了詳細的研究。薄膜的導電性能實驗表明TiN薄膜的導電機理類似于純金屬導電,其電學性質嚴格的依賴于顯微結構,因而與薄膜的生長條件密切相關。導致TiN薄膜電阻率升高的兩個因素,一個是空洞(或孔隙)、另一個是雜質(特別是氧),兩者都是有效的散射中心。過量的氧或空洞會引起對電子的雜質散射作用,使得薄膜的導電性能反而降低。薄膜的紅外反射性能與薄膜的載流子濃度和遷移率有密

5、切關系,只有提高薄膜的載流子濃度和移率,降低薄膜的方塊電阻值,才能大幅提高薄膜的紅外反射率。研究得到的薄膜的最佳光電性能:薄膜的方塊電阻為34.5Ω/(?),可見光透過率為65％,中遠紅外浙江大學碩士學位論文反射率為60%。綜上所述,在對氮化欽薄膜制備工藝、性能和微結構研究分析的基礎上,結合節(jié)能鍍膜玻璃的應用背景,初步探討了T州薄膜作為新型低輻射膜的可能性。通過對其光學性能和化學穩(wěn)定性分析,可以認為在普通玻璃上沉積TIN膜后,能在保持較