氮化钛薄膜的制备与光电性能研究.pdf

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forthedegreeofMasterTheElectroOpticalPropertyofTiNxFilmsPreparedbyMagnetronSputteringByAnZifengSupervisor：

ProfShiXinweiCondensedMatterPhysicsPhysicalEngineeringCollegeMay2011原创性声明lIIITIIIIIIITIIIIIIIIlY1931770本人郑重卢明：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律责任由本人承担。

学位论文作者：

症f丑j日期：

纠f年岁月5日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州人学。

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学位论文作者：

誓否，五日期：

zetr年岁月摘要摘要氮化钛是由离子键、共价键和金属键混合组成的一种宽禁带半导体材料，它的结构决定了其优异的性能，如耐高温、耐腐蚀、硬度高、化学稳定性好等，主要应用于工业、装饰业以及电子行业等。

其主要光学性能有两点：

近红外区的高反射和可见光区的半透明，这种性能符合低辐射节能玻璃的性能要求，所以研究氮化钛的光电性能具有重要意义。

氮化钛的制备方法多种多样，如化学气相沉积、离子镀、溅射镀等。

本文采用传统的直流磁控溅射法以及改进的能量过滤磁控溅射技术两种方法对氮化钛薄膜的光电性能做了研究，主要分为两部分一在玻璃衬底上镀制了氮化钛薄膜，研究了温度、氮氩比和压强对薄膜光电性能的影响，得到最佳制备工艺参数。

（1）温度对薄膜光电性能的影响：

研究结果表明，随着温度的升高，薄膜的透过率和近红外反射率都有所提高，而且高温下薄膜结晶度好，电阻率减小；

（2）氮氩比对薄膜光电性能的影响：

随着氮氩比的减小，薄膜的透过率有所下降，氮气含量的减少使得薄膜中钛的含量增大，薄膜的自由载流子增多，以至于电阻率下降；（3）压强对薄膜光电性能的影响：

随着压强的增大，由于反应气体相互碰撞的增加，导致钛到达衬底表面的动能减少，沉积速率下降，最终导致薄膜的透过率增加，但是反射率和电阻、厚度减小。

二采用改进的装置，即能量过滤磁控溅射技术，对薄膜的光电性能做了研究。

能量过滤磁控溅射技术对薄膜光电性能的影响：

实验结果表明，采用能量过滤磁控溅射由于减小了离子对衬底表面的轰击作用，改善了薄膜表面粗糙度，也使得薄膜更致密、晶粒细化、缺陷减少，提高了薄膜的光学性能。

关键词：

磁控溅射，TiN薄膜，光学性能Abstract一一AbstractThetitaniumnitrideisasemiconductorwithwidebandgapsstructuremixedbvionicbonds，covalentbondandmetallicbond，whosestructuredetemlinesitssuperiorperformance，likehightemperatureresistance，corrosionresistance,highhardnesschemicalstabilityandSOon，mainlyusedinindustry,decorationindustryandelectronicindustryetcItsmainopticalpropertiesaretwofold：

highreflectingnearinfraredandtranslucentnearvisiblespectrum，theseperformancesaccordwiththereqmrementsoflowradiationandenergysavingglass，thereforethestudyoftitalli啪nitridephotoelectricperformancebecomemoremeaningfulThepreparationmethodoftitaniumnitrideisvaried，suchasachemicalvapordeposition，ionplatin岛etcThispaperadoptsboththetraditionalDCmagnetronsputteringmethodandimprovedenergyfilteringmagnetronsputteringtwomethodsresearchedthephotoelectricperformanceoftitaniumnitridefilm，mainlydividedintotwopartsThefirstpart，adoptingDCmagnetronsputteringcoatedtitaIli啪11itridefilmsonglasssubstrateThentheinfluenceofTemperature，nitrogenargonratioandpressureonfilmphotoelectricperformancewereresearchedGetthebestprocessparametersofpreparation

（1）Influenceoftemperatureonfilmphotoelectricperformance：

TheresuItsofthestudyshowthat,withtheriseoftemperature,thefilmtransmittanceaIldreflectancenearinfraredhaveimproved，andathightemperaturethefilmhasgoodcrystallineandtheresiai讥tydecreased

（2）Influenceofnitrogenargonratioonthephotoelectricperformanceofthefilm：

Withnitrogenargonratioreduced，thetransparenceoffilmhasdroppedthedecrI淄eofnitrogencontentresultinthecontentoftitaniuminfilmincreasesandthe仔eedommultipliedcarrierstheresistivitydeclined（3）Influenceofpressureonfilmphotoelectricperformance：

withtheincreaseofthepressure，duetotheincreaseofthecollidingresponsegas，resultedinthekineticeIle嘲，helpedtitaniumarrivedthesurfaceofsubstratedecreasedandthedepositionratereduced，eventuallyleadingtoincreasethetransmissivity,butthereflectanceII堕!

皇竺resistanceandthicknessaredecreasedThesecondpart，usingtheimproveddevice，tha