APCVD法硅化钛薄膜的性能研究

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随着国家节能减排政策的不断推行以及人们环保意识的不断增强,低辐射镀膜玻璃作为建筑门窗使用已引起了广泛的关注。本课题采用APCVD法,以SiH4和TiCl4为反应前驱体在玻璃基板上分别制备了TiSi2、Ti5Si3单层薄膜。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、U-4100型分光光度计、FTIR Nicolet5700型傅里叶红外光谱仪、四探针电阻测试仪等测试手段研究了SiH4/TiCl4摩尔比、反应温度及沉积时间三个工艺参数对薄膜性能的影响。研究结果表明:1、SiH4/TiCl4摩尔比为1、2时,制备得到Ti5Si3薄膜,其中SiH4/TiCl4摩尔比为2时制备得到的Ti5Si3薄膜晶相颗粒之间堆积更致密,因而薄膜可见光透射率更低;单位膜厚的晶相含量更低,所以薄膜方块电阻更低、红外反射率更高。SiH4/TiCl4摩尔比为3、4、5时,制备得到C54相TiSi2薄膜,随着SiH4/TiCl4摩尔比的升高,晶相颗粒之间堆积越来越疏松,因而薄膜可见光透射率逐渐升高;单位膜厚的晶相含量逐渐降低,所以薄膜电阻率逐渐增大、红外反射率逐渐降低。2、随着反应温度逐渐升高,晶相颗粒堆积密度逐渐增大,单位膜厚的晶相含量逐渐增多,薄膜电阻率逐渐降低,所以红外反射率逐渐增大,可见光透射率逐渐降低;当反应温度过高时,晶相成核速率降低,生长速率增加,导致形成大的晶相颗粒,晶相颗粒之间的空隙率增大,单位膜厚晶相含量减少,薄膜电阻率会升高,因而可见光透射率升高,红外反射率会降低。当反应温度为720℃时,Ti5Si3晶相结构完善,堆积致密,此时Ti5Si3薄膜的电阻率最低,红外反射率达到最高;反应温度为700℃时,TiSi2薄膜的电阻率最低,红外反射率达到最高。3、随着沉积时间的逐渐增加,晶相颗粒的堆积密度逐渐增加,薄膜电阻率逐渐降低,因而红外反射率逐渐升高;当沉积时间过大时,薄膜在原有致密均匀的晶相表面,因晶体的各向异性,晶相颗粒在特定方向不断生长成大尺寸晶相结构,薄膜晶相颗粒之间的空隙率逐渐增加,单位膜厚的晶相含量逐渐减少,因而薄膜电阻率不断升高,薄膜红外反射率逐渐下降。随着沉积时间不断加长,薄膜逐渐增厚,所以薄膜的透光率会逐渐下降。沉积时间为120s时Ti5Si3薄膜电阻率达到最小值1.21×10-4·cm、红外反射率最高为0.95。沉积时间为90s时TiSi2薄膜电阻率最低为2.16×10-5·cm、红外反射率达到最大值0.93。
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