高电子密度超和氧化控制的化薄膜的光学和等离子性能
Ikenna Chris-Okoro1, Sheilah Cherono1, Wisdom Akande1
1Department of Mechanical Engineering, North Carolina Agricultural and Technical State University, Greensboro, North Carolina 27411, United States.
The journal of physical chemistry. C, Nanomaterials and interfaces
|February 26, 2025
概括
氧化 (TiNO) 薄膜具有出色的等离子特性,性能优于贵金属. 这些膜提供可调节的带隙和半导体性,克服了传统等离子材料的局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 黄金和白银等贵金属是传统的等离子体材料,但遭受高光学损失和有限的化学稳定性.
- 耐火金属也表现出等离子体行为,但往往缺乏所需的光学特性和可调性.
- 化 (TiN) 是一种具有有前途的等离子特性的耐火材料,但其氧化衍生物,氧化 (TiNO),具有潜在的优势.
研究的目的:
- 为了制造和表征氧化 (TiNO) 薄膜用于等离子应用.
- 研究TiNO薄膜的结构,光学和电子特性.
- 开发一个理论模型来理解TiN和TiNO的等离子体行为.
主要方法:
- 在不同温度下使用真空和受控大气条件进行薄膜沉积.
- 使用像X射线衍射 (XRD) 和传输电子显微镜 (TEM) 等技术进行结构性表征.
- 光学表征包括反射率测量和介电功能的确定.
- 使用虚拟晶体近似对声子分散和拉曼活性模式进行理论计算.
主要成果:
- 在高真空中在700°C下沉积的TiNO薄膜显示出高反射率 (~95%),大负介电常数 (-161) 和1.2的最大功率 (FoM) 的卓越等离子体性能.
- 优化的沉积条件 (例如,真空中600°C) 产生了显著的等离子特性 (R ~85%, ε1 = -145,FoM = 0.8).
- 理论计算证实了实验结果,并为TiN/TiNO表轴膜提出了一个多层光学模型.
结论:
- 氧化 (TiNO) 薄膜由于其优良的光学特性,在等离子体应用中是高贵金属的有希望的替代品.
- TiNO 薄膜具有可调节带隙和依赖氧的半导体性等优势,扩大了它们的应用潜力.
- 开发的多层光学模型可以准确计算TiN/TiNO系统的介电函数和其他光学参数.
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