氮化鈦用途與合成方法

氮化鈦的用途

1.氮化鈦涂層廣泛用于金屬邊緣以保持機械模具的耐腐蝕性，如鉆頭和銑刀，常常由提高三個或更多的因素改善其壽命。

2.由于其具有金屬光澤，常用作服裝和汽車裝飾點綴。作為外層涂層，通常以鎳（Ni）或鉻（Cr）為鍍基板，包裝管道和門窗五金。

3.該涂層也用在航空航天和軍事方面，以及保護的自行車和摩托車的懸掛裝置滑動面，甚至遙控玩具車的減震軸。

4.該材料無毒的，符合FDA規范，因此也常用于醫療器械，如保持手術刀刀片和骨科骨鋸刀邊緣的銳度，或直接作為植入假體（尤其是髖關節置換植入物）和其他醫學植入物。

5.氮化鈦薄膜可用于微電子領域，作為有源器件和金屬接點之間的導電阻擋層。而將薄膜擴散到金屬硅中，它的導電率（30-70μΩ·cm）足以形成良好的導電連接。

6.這種特殊的“阻擋金屬“還具有陶瓷的化學或機械性能，該工藝大量用于當前的45納米芯片設計中以提高晶體管的性能。在電池領域，通過將氮化鈦與柵介質層（例如，HfSiO）組合，相Chemicalbook比于標準的SiO2，可以提高介電常數，按比例縮小柵長度，低泄漏，較高的驅動電流，相同或更好的閾值電壓。

7.較高的生物穩定性使得該合金應用領域延伸到了生物電子電極，如視網膜下的假體項目和生物醫學中的微電子機械系統（生物微機電），使智能植入物或體內生物傳感器能夠承受嚴重的體液腐蝕。

合成方法最常用的氮化鈦薄膜合成方法是物理氣相沉積法（PVD，通常有濺射沉積，陰極電弧沉積或電子束加熱）和化學氣相沉積法（CVD）。

兩種方法都是將純鈦升華，并在高能量真空環境中與氮氣反應。

1.通過將粉末狀金屬鈦壓縮到適當的密度，在1200℃純氮氣中由金屬和氣體之間的化學反應所釋放的熱量燒結成氮化物的反應產物氮化鈦粉末，如下反應式：2Ti+N2=2TiN。

2.在高溫下，由四氯化鈦-氮的混合氣與氨-氫的混合氣反應，如下反應式：6TiCl4+32NH3=6TiN+24NH4Cl+N2。

3.將鈦-氫-氮混合氣加熱到高溫通過石墨，冷卻后沉積在基體材料上形成膜。