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不同沉积温度下V掺杂的TiN薄膜的结构和性能.pdf
吴玲等:不同沉积温度下V掺杂的TiN薄膜的结构和性能
不同沉积温度下V掺杂的TiN薄膜的结构和性能。
吴 玲,赵高凌,段钢锋,汪建勋,韩高荣
(浙江大学材料科学与工程系硅材料国家重点实验室,浙江杭州310027)
摘要:利用常压化学气相沉积法(APCVD)在玻璃
2 实 验
基板上沉积制备了钒(V)掺杂的氮化钛(TiN)薄膜。
利用X射线衍射仪(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、扫2.1样品的制备
描电子显微镜(SEM)、四探针电阻仪和分光光度计等 在氮气保护下,以四氯化钛与四氯化钒混合液和
对TiN薄膜的结构、形貌、以及光电性能进行了分析。 氨气为前驱体,在玻璃基板上沉积钒掺杂的氮化钛薄
结果表明,薄膜呈典型的粒状结构。随着沉积温度的 膜。沉积装置类似于文献E83中所采用的反应器。沉
升高,薄膜的结晶强度不断增加,薄膜中V元素的比 积反应前,对反应室进行反复抽真空并充入氮气以除
例增大,方块电阻逐渐降低。600℃时薄膜在近红外光 去反应室中的空气。四氯化钛与四氯化钒混合液和氨
区的反射率接近50%,在中远红外区的反射率达到 气通过两条独立的气路进入反应室,其中,氮气作为载
93.74%,得到了兼具阳光控制功能和低辐射功能的V气通过串联的鼓泡器将汽化的四氯化钛和四氯化钒载
掺杂的TiN镀膜玻璃。 入到反应室中。在本研究中,氨气的载气流量为
关键词: APCVD;沉积温度;掺钒;氮化钛;结构和性80mL/min,四氯化钛和四氯化钒混合液的载气流量为
能
中图分类号:TQl34 文献标识码:A
文章编号:1001-9731(2011)04—0643—03定于45s,而沉积温度在550~650℃范围内变化。
2.2样品的测试
1 引 言
TiN是一种典型的过渡金属氮化物,具备良好的 膜的物相组成和结晶情况,Cu靶,Ka辐射源(A=
类似金属的导电性。根据Drude模型,过渡金属氮化
物的良好的导电性使氮化物薄膜呈现较高的中远红外
反射率,因而氮化钛薄膜具有较好的低辐射性[1。33;同子能谱仪分析薄膜中V元素的化学状态。采用荷兰
PHILIP公司制造的FEISIRI()N型场发射扫描电镜
时,TiN薄膜在近红外区也有一定的反射率[4],所以
TiN薄膜可以应用在节能镀膜玻璃领域。近年来, 分析薄膜表面形貌。采用XY-2型四探针电阻测试仪
TiN薄膜作为节能膜的研究越来越受到重视。Zhao来测量薄膜的电阻。采用日立公司制造的U-4100型
等人[51采用APCVD法在玻璃基板上制备得到TiN薄分光光度计测定薄膜的反射和透射光谱。
膜并发现TiN薄膜可以作为高效节能薄膜使用。
3结果与讨论
Smith等人[6]也采用磁控溅射法制备得到了TiN薄
膜,认为TiN薄膜可以用于阳光控制镀膜玻璃领域。 3.1薄膜的结构
TiN薄膜的节能性能与其电学性能密切相关口]。 图1是不同沉积温度下得到的V掺杂的TiN薄
为了进一步改善TiN薄膜的节能性能,本研究小组在 膜的XRD图谱。从图1中可以看出,温度为550℃
常压化学气相沉积(APCVD)法制备的TiN薄膜中掺时,薄膜中出现了3个氮化钛的特征衍射峰,分别为
入钒离子,提高薄膜中载流子的浓度,从而得到具有更
好节能性能的镀膜玻璃。研究过程中发现,TiN薄膜
中V的引入量强烈依赖于薄膜的沉积温度。本文讨 上发生择优取向,并且衍射峰的强度随着温度的升高
论了APCVD法制备V掺杂的TiN薄膜时,沉积温度
不断地增强,表明薄膜的结晶性能不断地改善。这是
与薄膜的组分、结构的关系。同时也讨论了其光学及 因为随着温度的升高,化学反应的速率变快,在玻璃基
电学性能。 底上成核生长的速率变快,更容易形成晶格完整的薄
膜。综上,在这个温度区
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