高密度光滑 TiN 薄膜的制备与研究
材料科学
2020-06-22 v1
摘要
本研究旨在系统关联可调合成参数——N 气体分压、离子能量（\Ei）以及 Ti 界面——对采用离子束溅射在环境温度（300\,K）下沉积的 TiN 薄膜样品的影响。在 N 气体最佳分压下，于 \Ei~=~1.0 或 0.5\,keV 条件下制备了带或不带 Ti 界面的样品。利用 X 射线反射率（XRR）表征以推导厚度、粗糙度和密度。发现当在较低 \Ei~为 0.5\,keV 沉积且与一层 Ti 界面接触时，TiN 薄膜的粗糙度低于 1\,nm。在这些条件下，TiN 样品的密度达到 5.80(0.03)\,g~cm，为迄今任何 TiN 样品的最高值。进行了 X 射线衍射与电阻率测量。发现 \Ei~从 1.0 降至 0.5\,keV 以及添加 Ti 界面的累积效应有利于（111）取向生长，从而导致致密且光滑的 TiN 薄膜以及电阻率的显著降低。\Ei~的降低归因于表面动力学机制（用 SRIM 模拟），其中在 \Ei~= 0.5\,keV 离开靶材的溅射物种的可用能量（\Esp）是有利于无缺陷均匀分布薄膜生长的最佳值。利用 N K 边吸收谱探测了样品的电子结构，有关晶体场与自旋轨道分裂的信息证实了 TiN 相的形成。总之，通过本工作，我们展示了 \Esp~与 Ti 界面在无需高温或衬底偏压的薄膜沉积过程中实现低电阻率高密度光滑 TiN 薄膜的作用。
引用
@article{arxiv.2006.11055,
title = {Synthesis and study of highly dense and smooth TiN thin films},
author = {Susmita Chowdhury and Rachana Gupta and Shashi Prakash and Layanta Behera and D. M. Phase and Mukul Gupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.11055},
year = {2020}
}
备注
14 pages; 6 figures