通过原子层沉积法制备的等离激元氮化钛：一种低温合成途径

摘要： 要将等离激元器件集成到工业中，必须开发可扩展且与CMOS兼容的等离激元材料。本工作报道了通过等离子体增强原子层沉积技术在c面蓝宝石上生长的具有高等离激元质量的氮化钛（TiN）。通过探究化学吸附时间、衬底温度和等离子体暴露时间对材料性能的影响，在低于500°C的温度下实现了低损耗、高金属性且等离激元频率低于500 nm的TiN。缩短化学吸附时间可缓解TS>375°C时的前驱体过早分解，而25秒的等离子体暴露时间则在降低杂质浓度与避免等离子体轰击导致的结构退化之间取得了平衡。在450°C衬底温度（与CMOS工艺兼容）、0.5秒化学吸附时间和25秒等离子体暴露条件下生长的85 nm厚TiN薄膜，展现出高达2.8的优异等离激元品质因数（jε0/ε00j）和31 μΩ·cm的电阻率。得益于质量提升，在TiN薄膜中制备的亚波长孔径显示出非凡的透射特性。