发布时间:2024-07-01 15:06 原文链接: 氮化钛用途与合成方法

氮化钛的用途

1.氮化钛涂层广泛用于金属边缘以保持机械模具的耐腐蚀性,如钻头和铣刀,常常由提高三个或更多的因素改善其寿命。

2.由于其具有金属光泽,常用作服装和汽车装饰点缀。作为外层涂层,通常以镍(Ni)或铬(Cr)为镀基板,包装管道和门窗五金。

3.该涂层也用在航空航天和军事方面,以及保护的自行车和摩托车的悬挂装置滑动面,甚至遥控玩具车的减震轴。

4.该材料无毒的,符合FDA规范,因此也常用于医疗器械,如保持手术刀刀片和骨科骨锯刀边缘的锐度,或直接作为植入假体(尤其是髋关节置换植入物)和其他医学植入物。

5.氮化钛薄膜可用于微电子领域,作为有源器件和金属接点之间的导电阻挡层。而将薄膜扩散到金属硅中,它的导电率(30-70μΩ·cm)足以形成良好的导电连接。

6.这种特殊的“阻挡金属“还具有陶瓷的化学或机械性能,该工艺大量用于当前的45纳米芯片设计中以提高晶体管的性能。在电池领域,通过将氮化钛与栅介质层(例如,HfSiO)组合,相Chemicalbook比于标准的SiO2,可以提高介电常数,按比例缩小栅长度,低泄漏,较高的驱动电流,相同或更好的阈值电压。

7.较高的生物稳定性使得该合金应用领域延伸到了生物电子电极,如视网膜下的假体项目和生物医学中的微电子机械系统(生物微机电),使智能植入物或体内生物传感器能够承受严重的体液腐蚀。

合成方法最常用的氮化钛薄膜合成方法是物理气相沉积法(PVD,通常有溅射沉积,阴极电弧沉积或电子束加热)和化学气相沉积法(CVD)。

两种方法都是将纯钛升华,并在高能量真空环境中与氮气反应。

1.通过将粉末状金属钛压缩到适当的密度,在1200℃纯氮气中由金属和气体之间的化学反应所释放的热量烧结成氮化物的反应产物氮化钛粉末,如下反应式:2Ti+N2=2TiN。

2.在高温下,由四氯化钛-氮的混合气与氨-氢的混合气反应,如下反应式:6TiCl4+32NH3=6TiN+24NH4Cl+N2。

3.将钛-氢-氮混合气加热到高温通过石墨,冷却后沉积在基体材料上形成膜。