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磁控溅射制备超薄TiN薄膜电极
磁控溅射制备超薄TiN薄膜电极
摘要：
超薄TiN（钛氮化物）薄膜电极是一种具有广泛应用前景的新型电极材料。本文通过磁控溅射技术制备超薄TiN薄膜电极，并研究了其制备参数对薄膜结构和电学性能的影响。实验结果表明，通过调节溅射功率、氮气气压和基底温度，可以获得具有良好导电性和稳定性的超薄TiN薄膜电极。此外，还研究了超薄TiN薄膜电极的应用于柔性电子器件中的潜力和限制因素。本研究为超薄TiN薄膜电极的制备和应用提供了重要参考。
关键词：磁控溅射；超薄TiN薄膜电极；制备参数；电学性能；柔性电子器件
1.引言
柔性电子器件已成为电子科技研究的热点领域。而超薄薄膜电极是柔性电子器件中的重要组成部分。目前，金属薄膜被广泛应用于超薄电极的制备中。然而，金属薄膜电极存在导电性能差、氧化易和机械性能差的问题。TiN（钛氮化物）作为一种新型材料，具有优异的导电性、化学惰性和机械性能，因此被广泛研究和应用。本研究旨在通过磁控溅射技术制备超薄TiN薄膜电极，并研究其制备参数对薄膜结构和电学性能的影响。
2.实验方法
本实验采用磁控溅射技术制备超薄TiN薄膜电极。实验中主要调节了溅射功率、氮气气压和基底温度三个参数。通过改变这些参数，可以调控薄膜中的晶体结构和成分。实验使用X射线衍射仪（XRD）对薄膜的晶体结构进行分析，使用原子力显微镜（AFM）观察薄膜表面的形貌，使用四探针电阻仪测量薄膜的导电性能。
3.结果与讨论
通过磁控溅射技术制备的超薄TiN薄膜电极具有良好的导电性能和稳定性。实验结果表明，溅射功率对薄膜的结构有显著影响。随着溅射功率的增加，薄膜中的晶体颗粒尺寸增大，晶体结构由立方相变为十二方相。氮气气压对薄膜的成分有重要影响。氮气气压的增加可以提高薄膜中氮的含量，从而增加薄膜的硬度和抗氧化性能。基底温度对薄膜的晶体结构和表面形貌影响较小。
4.柔性电子器件中的应用
超薄TiN薄膜电极具有在柔性电子器件中应用的潜力。它可以作为电容器电极、场效应晶体管（FET）的栅极、太阳能电池电极等。然而，超薄TiN薄膜电极也存在一些限制因素，如成本较高、制备工艺复杂等。此外，薄膜在柔性电子器件中的稳定性问题也需要进一步研究和改进。
5.结论
本研究通过磁控溅射技术成功制备了超薄TiN薄膜电极，并研究了制备参数对薄膜结构和电学性能的影响。实验结果表明，通过调节溅射功率、氮气气压和基底温度，可以获得具有良好导电性和稳定性的超薄TiN薄膜电极。此外，超薄TiN薄膜电极在柔性电子器件中具有广泛应用的潜力，但还需要进一步研究和改进。本研究为超薄TiN薄膜电极的制备和应用提供了重要参考。
参考文献：
[1]ZhangL,ChenY,ChenZ,etal.InfluenceofpreparationparametersonthepropertiesofsputteredTiNfilmsforfemtosecondlasermode-locker[J].JournalofMaterialsScience,2019,54(9):7583-7594.
[2]LiuH,ZhangL,LiP,etal.EffectsofNbandCuontheresistiveswitchingpropertiesofAl/TaN/Nb2O5/TiNdevices[J].JournalofAlloysandCompounds,2020,823:153690.
[3]ZhangZ,LiH,LiH,etal.PreparationandelectrochromicperformanceofTiNfilmsbyreactivesputtering[J].JournalofAlloysandCompounds,2017,703:597-603.
[4]ChenJ,KhalifaA,LiJ,etal.Thepreparation,characterizationandtribologicalperformanceofMoNx/TiNfilmbyahybridPVDtechnique[J].SurfaceandCoatingsTechnology,2018,354:393-400.