通过掺杂V改善TiN薄膜导电性能的方法

摘要

本发明公开一种通过掺杂V改善TiN薄膜导电性能的方法。方法步骤如下：1)用10％的氢氟酸清洗玻璃基板；2)将玻璃基板放入反应室中，反应室抽真空，并通入N

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过掺杂V改善TiN薄膜导电性能的方法。

背景技术

随着全世界的科技和经济的迅猛发展，对能源的消耗日益大幅增加，使得能源危机问题日益突出，节能作为一项国家战略问题已引起世界各国的广泛关注。而建筑技术的发展使得玻璃在建筑中所占的比例越来越大，甚至有些高层建筑采用了全玻璃外墙的结构，以期获得美观典雅的现代建筑审美效果。普通无色玻璃是一种良好的建筑材料，用它做窗户，既美观又实用，能够透过90％左右的太阳辐射，但是在它透过可见光的同时，也透过了近红外线和中远红外线部分，这种无选择的透射特性使得普通玻璃成为建筑物能耗的主要泄漏源。

为了减少现代建筑业中因为大面积采用玻璃而导致的能源损耗，发展出了一种在普通玻璃表面镀上一层功能材料薄膜，使得玻璃可以对太阳辐射中的可见光区和红外区可以有选择地进行吸收或反射，经过此种处理后的玻璃称为低辐射薄膜玻璃，玻璃上的功能材料薄膜则相应称为低辐射薄膜。

TiN薄膜因为其特有的光电性能，在可见光区有较高的透射率而在近红外区域有着较高的反射率，使其可以被用于低辐射薄膜玻璃领域。但采用常压化学气相沉积法(APCVD)制备得到的TiN薄膜，在膜厚较小的情况下其电阻较大，进而影响其辐射性能。而当膜厚较大时，对可见光的透过率较低，无法作为窗户玻璃使用。

根据TiN薄膜的导电机制，可以通过向TiN薄膜中掺杂V，得到结构为Ti_xV_1-xN的薄膜，来改善其导电性能。V的掺入将在薄膜的能带结构中提供一个施主能级，少量的V掺入即可大大提高薄膜的导电能力，使薄膜在厚度较小的时候也具有较好的导电性和辐射性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过掺杂V改善TiN薄膜导电性能的方法。

方法步骤如下：

1)用10％的氢氟酸清洗玻璃基板；

2)将玻璃基板放入反应室中，反应室抽真空，并通入N₂对反应室进行清洗；

3)将反应室加热至450-700℃；

4)将TiCl₄、VCl₄、NH₃和N₂反应气体通入反应室，其中TiCl₄的流量为100-250sccm、VCl₄的流量为50-200sccm，NH₃的流量为150sccm，N₂的流量为900sccm，反应室的压强为-0.02MPa，在450-700℃的温度条件下进行沉积，反应时间为60～150s，反应完毕后，停止通入气体，冷却即可。

本发明的有益效果：

通过较为简单的工艺控制，控制反应气体的流量，制备得到成分为Ti_xV_1-xN的薄膜，通过掺入V进而改善TiN薄膜的导电性能。根据TiN的导电机制，V的掺入将提供一个施主能级，少量的V掺入即可大大提高TiN的导电性，使得薄膜在厚度很小的情况下也能具有较好的导电性及辐射性能。

附图说明

附图是Ti_xV_1-xN薄膜的场发射扫描电镜照片。

具体实施方式

以下结合实例来进一步说明本发明：

实施例1

1)用10％的氢氟酸清洗玻璃基板；

2)将玻璃基板放入反应室中，反应室抽真空，并通入N₂对反应室进行清洗；

3)将反应室加热至450℃；

4)将TiCl₄、VCl₄、NH₃和N₂反应气体通入反应室，其中TiCl₄的流量为100sccm、VCl₄的流量为50sccm，NH₃的流量为150sccm，N₂的流量为900sccm，反应室的压强为-0.02MPa，在450℃的温度条件下进行沉积，反应时间为60s，反应完毕后，停止通入气体，冷却即可。

实施例2

1)用10％的氢氟酸清洗玻璃基板；

2)将玻璃基板放入反应室中，反应室抽真空，并通入N₂对反应室进行清洗；

3)将反应室加热至700℃；

4)将TiCl₄、VCl₄、NH₃和N₂反应气体通入反应室，其中TiCl₄的流量为250sccm、VCl₄的流量为200sccm，NH₃的流量为150sccm，N₂的流量为900sccm，反应室的压强为-0.02MPa，在700℃的温度条件下进行沉积，反应时间为150s，反应完毕后，停止通入气体，冷却即可。

实施例3

1)用10％的氢氟酸清洗玻璃基板；

2)将玻璃基板放入反应室中，反应室抽真空，并通入N₂对反应室进行清洗；

3)将反应室加热至600℃；

4)将TiCl₄、VCl₄、NH₃和N₂反应气体通入反应室，其中TiCl₄的流量为150sccm、VCl₄的流量为150sccm，NH₃的流量为150sccm，N₂的流量为900sccm，反应室的压强为-0.02MPa，在600℃的温度条件下进行沉积，反应时间为120s，反应完毕后，停止通入气体，冷却即可。

实施例4

1)用10％的氢氟酸清洗玻璃基板；

2)将玻璃基板放入反应室中，反应室抽真空，并通入N₂对反应室进行清洗；

3)将反应室加热至600℃；

4)将反应气体通入反应室，控制TiCl₄的流量为250sccm、VCl₄的流量为50sccm，NH₃的流量为150sccm，N₂的流量为900sccm，并控制反应室的压强为-0.02MPa，在600℃的温度条件下进行沉积，反应时间为120s，反应完毕后，停止通入气体，冷却即可。

采用此方法制备得到的薄膜的场发射扫描电镜照片如附图所示，由图可见，制备得到的薄膜为柱状结构且分布较为均匀。

实验表明，采用此方法制备得到的薄膜，当薄膜厚度为50-100nm左右时，其方块电阻仅有30-50欧姆，在较小的薄膜厚度下有较好的导电性能。