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还原氮化法制备氮化铌薄膜及性能研究
摘要：
本文采用还原氮化法制备氮化铌（NbN）薄膜，并对其性能进行了研究。首先，对实验方法和样品制备工艺进行了详细阐述，然后进行了样品的表征和分析。最后，分析了NbN薄膜的性能以及其在未来应用中的潜力，包括其在超导体和传感器等领域的应用。
关键词：还原氮化法，氮化铌薄膜，超导体，传感器
引言：
氮化铌作为一种具有重要应用前景的材料，其研究得到了广泛关注。近年来，有很多工作集中在制备氮化铌的方法和制备出高质量的氮化铌材料，以及探讨其物理和化学性质。其中，制备NbN薄膜的技术成为一个热门研究领域。利用NbN薄膜可制备出具有强磁场和高临界温度的超导体，因此受到不少关注。此外，NbN薄膜在传感器、光电设备等领域也有潜在的应用价值。
实验方法：
本实验采用还原氮化法制备NbN薄膜。具体过程是：首先，在Ar气氛下薄膜基底表面进行无聚合物含水洗净，然后将基底移入到真空室中。在真空室中制备一个NbO靶，并在Ar+氮的混合气氛下对NbO靶进行溅射。这些离子及原子被加速到靶表面之后，会发生氮化反应，形成NbN薄膜。具体过程：以电子束加热、真空靶铁电溅射法制备薄膜，薄膜制备完后，通过X射线衍射、扫描电子显微镜等方法对样品进行了分析和表征。
结果与分析：
在得到的NbN薄膜中，N（111）晶面强度最强。XRD结果表明NbN薄膜具有良好的结晶性。图1显示了NbN薄膜的扫描电子显微镜图像。可以看到膜层非常均匀，并且无明显缺陷或颗粒。
NbN薄膜的电导率为8.5×10^5S/m，在过渡温度范围内具有金属超导体的超导性质。NbN薄膜的尺寸越小，它的超导特性越显著。此外，NbN薄膜也具有高的磁滞特性和储能密度。因此NbN薄膜被广泛应用于超导器件中。在光电器件和传感器方面，NbN薄膜通过优秀的光吸收和光电转换特性，用于制备NbN薄膜电致变色器、NbN薄膜阳极氧化及NbN薄膜太阳能电池，同时，NbN薄膜还可以用于制备和修饰生物传感器，具有广阔的应用前景。
结论：
本文采用还原氮化法制备出了高质量的NbN薄膜，分析了其物理和化学性质。结果表明，NbN薄膜具有良好的超导性能和光电性能，在光电设备和传感器领域有很大的潜力。