view in publisher's site

Conductive nitrides: Growth principles, optical and electronic properties, and their perspectives in photonics and plasmonics

The nitrides of most of the group IVb-Vb-VIb transition metals (TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, MoN, WN) constitute the unique category of conductive ceramics. Having substantial electronic conductivity, exceptionally high melting points and covering a wide range of work function values, they were considered for a variety of electronic applications, which include diffusion barriers in metallizations of integrated circuits, Ohmic contacts on compound semiconductors, and thin film resistors, since early eighties. Among them, TiN and ZrN are recently emerging as significant candidates for plasmonic applications. So the possible plasmonic activity of the rest of transition metal nitrides (TMN) emerges as an important open question. In this work, we exhaustively review the experimental and computational (mostly ab initio) works in the literature dealing with the optical properties and electronic structure of TMN spanning over three decades of time and employing all the available growth techniques. We critically evaluate the optical properties of all TMN and we model their predicted plasmonic response. Hence, we provide a solid understanding of the intrinsic (e.g. the valence electron configuration of the constituent metal) and extrinsic (e.g. point defects and microstructure) factors that dictate the plasmonic performance. Based on the reported optical spectra, we evaluate the quality factors for surface plasmon polariton and localized surface plasmon for various TMN and critically compare them to each other. We demonstrate that, indeed TiN and ZrN along with HfN are the most well-performing plasmonic materials in the visible range, while VN and NbN may be viable alternatives for plasmonic devices in the blue, violet and near UV ranges, albeit in expense of increased electronic loss. Furthermore, we consider the alloyed ternary TMN and by critical evaluation and comparison of the reported experimental and computational works, we identify the emerging optimal tunable plasmonic conductors among the immense number of alloying combinations.

نیت‌های رسانا: اصول رشد، ویژگی‌های نوری و الکترونیکی، و دیدگاه آن‌ها در فوتونیک و پلاسمونیک

نیتراسیون های بیشتر گروه IVb - Vb - vib فلزات انتقالی (TiN، شده، HfN، VN، NbN، TaN، MoN، Brown)گروه منحصر به فردی از سرامیک‌های رسانا را تشکیل می‌دهند. با داشتن هدایت الکتریکی قابل‌توجه، نقاط ذوب فوق‌العاده بالا و پوشش دادن طیف گسترده‌ای از مقادیر تابع کار، آن‌ها برای کاربردهای الکترونیکی مختلفی در نظر گرفته شدند، که شامل موانع نفوذ در فلزکاری‌های مدارهای مجتمع، تماس‌های اهمی بر روی نیمه‌رساناهای مرکب، و مقاومت‌های لایه نازک، از اوایل دهه هشتاد می‌باشد. در میان آن‌ها، TiN و تیکی ن به عنوان نامزدهای مهمی برای کاربردهای پلاسمونیک در حال ظهور هستند. بنابراین فعالیت پلاسمونی ممکن بقیه نیتریدهای فلز انتقالی (TMN)به عنوان یک سوال باز مهم ظاهر می‌شود. در این کار، ما به طور جامع کاره‌ای تجربی و محاسباتی (عمدتا ab start o)را در مقالات مربوط به خواص نوری و ساختار الکترونیکی TMN که در طول سه دهه از زمان پوشش داده شده‌اند و بکارگیری تمام تکنیک‌های رشد موجود، مرور می‌کنیم. ما خواص نوری تمام TMN را به صورت انتقادی مورد ارزیابی قرار می‌دهیم و پاسخ پلاسمونیک پیش‌بینی‌شده آن‌ها را مدل‌سازی می‌کنیم. از این رو، ما درک کاملی از عوامل درونی (برای مثال، پیکربندی ظرفیت الکترونی فلز سازنده)و بیرونی (برای مثال، عیوب نقطه‌ای و ریز ساختار)که عملکرد پلاسمونی را دیکته می‌کنند، ارائه می‌دهیم. براساس طیف نوری گزارش‌شده، ما فاکتورهای کیفی را برای پلاریزاسیون پلاسمون سطحی و پلاسمون سطحی جایگزیده برای TMN های مختلف ارزیابی کرده و آن‌ها را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم. ما نشان می‌دهیم که در واقع، TiN و shr N همراه با HfN بهترین مواد پلاسمونی در محدوده مرئی هستند، در حالی که VN و NbN ممکن است جایگزین‌های مناسبی برای دستگاه‌های پلاسمونی در دامنه‌های آبی، بنفش و نزدیک UV باشند، البته به قیمت از دست دادن الکترونیک افزایش‌یافته. علاوه بر این، ما TMN سه تایی آلیاژی را در نظر می‌گیریم و با ارزیابی و مقایسه کاره‌ای تجربی و محاسباتی گزارش‌شده، رساناهای پلازمونیک قابل تنظیم بهینه را در میان تعداد زیادی از ترکیبات آلیاژی شناسایی می‌کنیم.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Mechanical Engineering
  • ترجمه مقاله Mechanical Engineering
  • مقاله مهندسی مکانیک
  • ترجمه مقاله مهندسی مکانیک
  • مقاله General Materials Science
  • ترجمه مقاله General Materials Science
  • مقاله علوم مواد عمومی
  • ترجمه مقاله علوم مواد عمومی
  • مقاله Mechanics of Materials
  • ترجمه مقاله Mechanics of Materials
  • مقاله مکانیک مواد
  • ترجمه مقاله مکانیک مواد
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.