TiN及SiN薄膜的制备及其性能研究的任务书.docx

TiN及SiN薄膜的制备及其性能研究的任务书
任务书
一、研究背景和意义
金属氮化物薄膜，例如铬氮化物、钼氮化物、钛氮化物、铝氮化物等，由于具有较高的硬度、优异的耐磨性、良好的化学稳定性、高温稳定性、抗氧化性等特性，在现代工业、电子器件制造、航空航天、医疗器械和表面涂料等领域得到广泛应用。其中，钛氮化物（TiN）和硅氮化物（SiN）薄膜的研究和应用尤为重要。TiN薄膜广泛应用于工具涂层、摩擦材料、电阻材料、太阳能电池、半导体器件等领域；SiN薄膜广泛应用于太阳能电池、半导体器件、LCD器件、光学镀膜等领域。
目前，TiN和SiN薄膜制备方法主要有物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积-化学气相沉积（PACVD）等。然而，其中PVD法制备的TiN和SiN薄膜具有结晶度高、致密、附着力强、膜厚控制精度高等优点。本研究拟采用磁控溅射法（PVD）制备TiN和SiN薄膜，通过优化制备工艺和条件，研究薄膜的物理、化学性质和应用性能，为其广泛应用提供技术基础和理论依据。
二、研究内容和方案
（一）研究内容
1.研究TiN和SiN薄膜的制备工艺和条件，探索最佳的工艺参数组合；
2.研究TiN和SiN薄膜的表面形貌、结构、晶体结构和成分分析；
3.研究TiN和SiN薄膜的力学性能，包括硬度、膜厚、附着力等；
4.研究TiN和SiN薄膜的化学性能，如耐腐蚀性、氧化性等；
5.研究TiN和SiN薄膜的电学性能，包括电阻率、介电常数等；
6.研究TiN和SiN薄膜的应用性能，包括摩擦学性质、生物相容性等。
（二）研究方案
1.设计实验组合和方案，确定TiN和SiN薄膜制备的材料和工艺参数。
2.采用磁控溅射法（PVD）制备TiN和SiN薄膜，并对薄膜进行表面形貌、结构、晶体结构、成分分析等分析。
3.测量薄膜的力学性能，包括硬度、膜厚、附着力等。
4.考察薄膜的化学性能，如耐腐蚀性、氧化性等。
5.测量薄膜的电学性能，包括电阻率、介电常数等。
6.研究薄膜的应用性能，如摩擦学性质、生物相容性等。
七、完成要求
1.完成TiN和SiN薄膜的制备实验，获得高质量的薄膜样品，并进行充分的表征分析；
2.深入分析各种制备工艺参数对薄膜质量的影响；
3.讨论各种薄膜特性对其应用性能的影响；
4.撰写毕业论文，并进行条理清晰、思路连贯的口头答辩。
八、参考文献
1.ArkadiuszKupidura，“TheInfluenceoftheBiasVoltageontheFormationandPropertiesofTiNCoatingsProducedbyReactiveMagnetronSputtering”，SurfaceandInterfaceAnalysis，2019，51（7）：683-689.
2.DanielT.Foley，DenisR.Dowling，“Low-TemperatureDepositionofSiO2andSiNxThinFilmsbyinsituUV-TriggeredChemicalVaporDeposition”，ChemicalVaporDeposition,2005,11(1):35-41.
3.LucasS.vanVliet,MichaelK.Y.Chan,andRobertA.Sauer，“Molecular-dynamicsstudyofSiNxcoatings”，PhysicalReviewB,2003,68(16):165408.
4.Y.B.Chen,K.M.Yu,andW.S.Chin，“PropertiesofpolycrystallineTiNfilmsbyreactivemagnetronsputteringatlowtemperature”，ElectronicMaterialsLetters,2019,15:571-578.