一种氮化钛基电阻层的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氮化钛基电阻层的制备方法，该方法采用原子层沉积法循环多个周期，每个周期内包括氮化钛沉积循环工艺和金属氧化物沉积循环工艺；或每个周期内包括氮化钛沉积循环工艺和金属氮化物沉积循环工艺。氮化钛基电阻层的厚度为20nm～80nm，氮化钛基电阻层的电阻值在0.01MΩ～500MΩ范围内能够调节。本发明专利技术的制备方法首次将金属氧化物或金属氮化物掺杂制备电阻值可控的电阻层薄膜。本发明专利技术的制备方法通过调节氮化钛及金属氮化物或氧化物掺杂比例，可获得厚度精确可控、电阻值大小精确可调的致密且均匀薄膜。小精确可调的致密且均匀薄膜。小精确可调的致密且均匀薄膜。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化钛基电阻层的制备方法


[0001]本专利技术属于光电薄膜
，涉及电阻层薄膜，具体涉及一种氮化钛基电阻层的制备方法。

技术介绍

[0002]微通道板(microchannel plate,MCP)是一种先进的高增益的电子放大器，对电子、正负离子、高能粒子、紫外线、X射线等各种粒子和能量较高的电磁波都十分敏感，可有效传输、增强电子图像功能，拥有体积小、重量轻、分辨率好、快响应、增益高、噪声低、使用电压低等优异特性，广泛应用于光电倍增管、像增强器，微光电视、X光像增强器、高速示波管。MCP本质结构为拥有约104—107个直径为10微米或20微米并行空间通道的光学纤维板，各通道间采用并联的工作方式。通过化学处理手段，孔道内壁形成二次发射系数较高的半导体材料构成的二次电子发射层。MCP加压后每个通道形成均匀的轴向电场，低电位一端(输入端)入射的带电粒子或光子进入电场后与管壁碰撞激发产生多个二次电子，静电场作用下加速，轰击管壁后产生更多的电子，累计作用下实现输出信号的放大。
[0003]MCP体电阻大小是保障稳电场稳定及连续的电子倍增实现的基础，MCP体电阻的精确调控成为关键，除二次发射层外，导电层能否稳定、可重复性的制备直接影响MCP体电阻大小。MCP工作电压一般为800～1000V，体电阻R的范围为100～300MΩ。通过传统氢还原等技术制备MCP具有一定局限。例如，无法实现体电阻及二次发射层的同时调控，温度系数为负，温度升高时电阻变小，今儿导致热失控现象，损伤MCP。低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition,LPCVD)技术，原子层沉积技术等已成功实现功能层包括电阻层、二次发射层的单独调控。与LPCVD技术相比，ALD技术通过自限制的表面反应，具有厚度精确可控、表面均匀性好、保型性好、条件更温和等优势。使用ALD技术制备MCP二次发射层及电阻层成为新一代微通道板制备的核心技术。ELAM,Jeffrey W.等人(专利号US8921799B2)借助ALD技术，成功合成出W:Al2O3、Mo:Al2O3电阻层，得到符合要求的电阻值(100MΩ)。单种材料难以实现电阻层的高电阻率要求，因此ALD电阻层通常由低电阻率金属及高阻值材料复合组成。但高导电金属单质ALD合成路线较为困难，且成本高昂，不利于MCP批量化制备及经济效益的提高。例如，W及Mo薄膜所合成前驱体为金属氟化物WF6、MoF6，剧毒气体，且ALD反应副产物HF为强腐蚀性气体(Mane,A.U.and Elam,J.W.Atomic Layer Deposition of W:Al2O3,2013，Nanocomposite Films with Tunable Resistivity.Chemical Vapor Deposition)，损害ALD设备，污染环境。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种氮化钛基电阻层的制备方法，解决现有技术中的制备方法难以获得电阻值范围在0.01MΩ～500MΩ范围内能够精确可控调节的电阻层薄膜的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种氮化钛基电阻层的制备方法，该方法采用原子层沉积法循环多个周期，每个周期内包括氮化钛沉积循环工艺和金属氧化物沉积循环工艺；或每个周期内包括氮化钛沉积循环工艺和金属氮化物沉积循环工艺。
[0007]所述的氮化钛基电阻层的厚度为20nm～80nm，所述的氮化钛基电阻层的电阻值在0.01MΩ～500MΩ范围内能够调节。
[0008]本专利技术还具有如下技术特征：
[0009]优选的，所述的氮化钛基电阻层的厚度为49.87nm～60.90nm，所述的氮化钛基电阻层的电阻值在0.01MΩ～246MΩ范围内能够调节。
[0010]所述的氮化钛沉积循环工艺在反应室温度为180～270℃的条件下制备氮化钛薄膜。
[0011]所述的金属氧化物沉积循环工艺在反应室温度为180～270℃的条件下制备金属氧化物薄膜。
[0012]所述的金属氮化物沉积循环工艺在反应室温度为180～270℃的条件下制备金属氮化物薄膜。
[0013]优选的，所述的氮化钛沉积循环工艺在反应室温度为240℃且所述的金属氧化物沉积循环工艺在反应室温度为240℃的条件下制备金属氧化物薄膜。
[0014]或优选的，所述的氮化钛沉积循环工艺在反应室温度为270℃且所述的金属氮化物沉积循环工艺在反应室温度为270℃的条件下制备金属氮化物薄膜。
[0015]所述的金属氧化物为Al2O3、TiO2或MgO；所述的金属氮化物为AlN。
[0016]所述的氮化钛沉积循环工艺以四(二甲基胺基)钛和氨气为前驱体，或以四(二乙胺基)钛和氨气为前驱体。
[0017]所述的金属氧化物沉积循环工艺以三甲基铝和氧气为前驱体，以三甲基铝和水为前驱体，以四异丙醇钛和氧气为前驱体，以四异丙醇钛和水为前驱体，以二茂镁和氧气为前驱体，以二茂镁和水为前驱体，以双(甲基环戊二烯)镁和氧气为前驱体，或者以双(甲基环戊二烯)镁和水为前驱体。
[0018]所述的金属氮化物沉积循环工艺以三甲基铝和氨气为前驱体。
[0019]所述的氮化钛沉积循环工艺的时序包括：在高纯N2携带四(二甲基胺基)钛或四(二乙胺基)钛持续注入反应器内t11秒，高纯N2吹扫t12秒；氨气NH3注入反应器内t13秒，发生表面化学反应生成氮化钛薄膜,高纯N2吹扫t14秒。
[0020]所述的金属氧化物沉积循环工艺的时序包括：高纯N2三甲基铝、四异丙醇钛、二茂镁或双(甲基环戊二烯)镁持续注入反应器内t21秒，高纯N2吹扫t22秒，高纯N2携带下H2O或O2注入反应器内t23秒，高纯N2吹扫t24秒。
[0021]所述的金属氮化物沉积循环工艺的时序包括：高纯N2携带三甲基铝持续注入反应器内t31秒，高纯N2吹扫t32秒，高纯N2携带下NH3注入反应器内t33秒，高纯N2吹扫t34秒。
[0022]优选的，t11为5～20秒，t13为10～20秒，t12和t14均为20～60秒。
[0023]优选的，t21为1～5秒，t23为1～5秒，t22和t24均为20～60秒。
[0024]优选的，t31为1～5秒，t33为1～5秒，t32和t34均为20～60秒。
[0025]所述的四(二甲基胺基)钛和四(二乙胺基)钛的的加热温度为60～70℃，储罐鼓泡用氮气流量为80ml/min。
[0026]每个周期中，所述的氮化钛薄膜与所述的金属氧化物薄膜的沉积次数的掺杂比为1：(3～15)；所述的氮化钛薄膜与所述的金属氮化物薄膜的沉积次数的掺杂比为1：(3～15)。
[0027]优选的，每个周期中，所述的氮化钛薄膜与所述的金属氧化物薄膜的沉积次数的掺杂比为1：(3～6)；所述的氮化钛薄膜与所述的金属氮化物薄膜的沉积次数的掺杂比为1：(3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化钛基电阻层的制备方法，该方法采用原子层沉积法循环多个周期，其特征在于，每个周期内包括氮化钛沉积循环工艺和金属氧化物沉积循环工艺；或每个周期内包括氮化钛沉积循环工艺和金属氮化物沉积循环工艺；所述的氮化钛基电阻层的厚度为20nm～80nm，所述的氮化钛基电阻层的电阻值在0.01MΩ～500MΩ范围内能够调节。2.如权利要求1所述的氮化钛基电阻层的制备方法，其特征在于，所述的氮化钛基电阻层的厚度为49.87nm～60.90nm，所述的氮化钛基电阻层的电阻值在0.01MΩ～246MΩ范围内能够调节。3.如权利要求1所述的氮化钛基电阻层的制备方法，其特征在于，所述的氮化钛沉积循环工艺在反应室温度为180～270℃的条件下制备氮化钛薄膜；所述的金属氧化物沉积循环工艺在反应室温度为180～270℃的条件下制备金属氧化物薄膜；所述的金属氮化物沉积循环工艺在反应室温度为180～270℃的条件下制备金属氮化物薄膜。4.如权利要求3所述的氮化钛基电阻层的制备方法，其特征在于，所述的氮化钛沉积循环工艺在反应室温度为240℃且所述的金属氧化物沉积循环工艺在反应室温度为240℃的条件下制备金属氧化物薄膜；或所述的氮化钛沉积循环工艺在反应室温度为270℃且所述的金属氮化物沉积循环工艺在反应室温度为270℃的条件下制备金属氮化物薄膜。5.如权利要求1至4任一项所述的氮化钛基电阻层的制备方法，其特征在于，所述的金属氧化物为Al2O3、TiO2或MgO；所述的金属氮化物为AlN。6.如权利要求5所述的氮化钛基电阻层的制备方法，其特征在于，所述的氮化钛沉积循环工艺以四(二甲基胺基)钛和氨气为前驱体，或以四(二乙胺基)钛和氨气为前驱体；所述的金属氧化物沉积循环工艺以三甲基铝和氧气为前驱体，以三甲基铝和水为前驱体，以四异丙醇钛和氧气为前驱体，以四异丙醇钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯昊，张王乐，龚婷，秦利军，李建国，惠龙飞，房佳斌，李丹，胡逸云，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：