通过微观结构和厚度控制在室温溅射的氮化钛薄膜的等离激元特性优化
光学
2024-01-17 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
目前使用磁控溅射技术沉积高等离激元氮化钛薄膜的方法假设工艺在足够高的温度下进行，以确保原子具有足够的扩散率以形成致密且高度结晶的薄膜。在这项工作中，我们证明了即使没有有意加热衬底，通过影响沉积过程的细节以及由此产生的薄膜的化学计量和微观结构，也可以有效调控TiN薄膜的等离激元特性。我们还讨论了沉积时间/薄膜厚度对光学特性的依赖性，这是控制难熔金属氮化物薄膜光学响应的另一个自由度。所提出的策略允许在CMOS技术兼容的工艺中稳健且经济高效地生产具有良好等离激元特性的大面积衬底，这些衬底可以进一步加工，例如结构化。所有报告的薄膜的等离激元品质因子（FoM = -ε1/ε2）最大值在0.8到2.6之间，具有最佳等离激元特性的样品在700 nm和1550 nm处的FoM均为2.1。考虑到薄膜的多晶性以及在室温下沉积在非匹配衬底上，这些结果是出色的。
引用
@article{arxiv.2401.08353,
title = {Optimization of the plasmonic properties of titanium nitride films sputtered at room temperature through microstructure and thickness control},
author = {Mateusz Nieborek and Cezariusz Jastrzębski and Tomasz Płociński and Piotr Wróbel and Aleksandra Seweryn and Jarosław Judek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.08353},
year = {2024}
}