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(lái)所研究的新型寬帶半導(dǎo)體材料中一種性能優(yōu)異,極具發(fā)展?jié)摿蛽碛袕V泛應(yīng)用前景的硬質(zhì)合成材料。它具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性、高機(jī)械硬度、寬的光學(xué)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(xué)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(xué)性能的特點(diǎn)。另一方面,低輻射膜在節(jié)能方面有重要意義。本研究在對(duì)低輻射膜和TiN薄膜的光、電性能做了全面的文獻(xiàn)綜述的基礎(chǔ)上,提出了用氮化鈦薄膜作為低輻射膜應(yīng)

2、用的設(shè)想。希望利用氮化鈦薄膜的良好的導(dǎo)電性、其光性能與金、銀等貴金屬薄膜的很相似:膜較薄時(shí),在可見光區(qū)半透明及紅外光區(qū)的高反射的特點(diǎn)。得到一種新型的節(jié)能低輻射鍍膜玻璃。同時(shí)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(wú)機(jī)物TiCl4和NH3為先驅(qū)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(xué)氣相沉積法制備得到了TiN薄膜。運(yùn)用XRD、SEM、TEM、X

3、PS、四探針電阻儀、紫外可見光譜儀等手段對(duì)制備的薄膜樣品進(jìn)行了測(cè)試和分析。文章系統(tǒng)研究了基板溫度、沉積時(shí)間、TiCl4濃度、NH3濃度等制備參數(shù)對(duì)TiN薄膜結(jié)構(gòu)、組成的影響及它們之間的關(guān)系。研究結(jié)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(jié)構(gòu)的多晶薄膜。隨著基板溫度的提高、沉積時(shí)間的延長(zhǎng)和反應(yīng)物濃度的增加,薄膜厚度隨之增加,薄膜內(nèi)部晶粒發(fā)育逐漸趨于完整,顆粒長(zhǎng)大,晶界減少,能獲得結(jié)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(huì)惡化膜面的平整度,也會(huì)影響薄膜的結(jié)晶性能。本論文還對(duì)薄膜的光電性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究。薄膜的導(dǎo)電性能實(shí)驗(yàn)表明TiN薄膜的導(dǎo)電機(jī)理類似于純金屬導(dǎo)電,其電學(xué)性質(zhì)嚴(yán)格的依賴于顯微結(jié)構(gòu),因而與薄膜的生長(zhǎng)條件密切相關(guān)。導(dǎo)致TiN薄膜電阻率升高的兩個(gè)因素,一個(gè)是空洞(或孔隙)、另一個(gè)是雜質(zhì)(特別是氧),兩者都是有效的散射中心。過(guò)量的氧或空洞會(huì)引起對(duì)電子的雜質(zhì)散射作用,使得薄膜的導(dǎo)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(guān)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(guò)率為65％,中遠(yuǎn)紅外浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文反射率為60%。綜上所述,在對(duì)氮化欽薄膜制備工藝、性能和微結(jié)構(gòu)研究分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合節(jié)能鍍膜玻璃的應(yīng)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(guò)對(duì)其光學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性分析,可以認(rèn)為在普通玻璃上沉積TIN膜后,能在保持較