介紹了擬合氮化鈦薄膜光學(xué)常數(shù)常用的色散模型，且結(jié)合第一性原理計算出的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度給予闡述;概括了氮化鈦在表面等離子體共振方面的研究進展和摻雜對于氮化鈦薄膜光學(xué)性能的影響;并且指出了氮化鈦在節(jié)能鍍膜玻璃方面的應(yīng)用。

　　TiN 薄膜以其制備工藝成熟穩(wěn)定、價格低廉以及耐磨耐腐蝕特性好，而廣泛應(yīng)用于切削工具和機械零件的硬質(zhì)涂層保護膜。近年來，隨著科技的發(fā)展和工業(yè)的需求，TiN 在MEMS、太陽能電池的背電極、燃料電池、納米生物技術(shù)、節(jié)能鍍膜玻璃等領(lǐng)域的應(yīng)用都有相關(guān)的報道。關(guān)于

　　TiN 薄膜的研究已經(jīng)從原有的注重力學(xué)機械性能，逐漸轉(zhuǎn)向光電性能;其中關(guān)于薄膜光學(xué)性質(zhì)的研究報道已有很多，本文將綜述已有的研究成果，著重從物理原理的角度解析TiN 薄膜的光學(xué)性質(zhì)。

TiN 薄膜的光學(xué)性質(zhì)

TiN 的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度

　　TiN 屬于面心立方結(jié)構(gòu)，晶格中參與成鍵的價電子有過渡族金屬Ti 的3d24s2 和N 的2p3。通過采用綴加平面波方法和第一性原理計算可以得出TiN 的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度，進而計算出材料中電子的填充態(tài)和未填充態(tài)，再根據(jù)躍遷的選擇定則，計算出躍遷矩陣元和吸收系數(shù)，從而得到介電函數(shù)的虛部;再根據(jù)Kramers- Kronig 變換關(guān)系就可得出介電函數(shù)的實部，據(jù)Maxwell 關(guān)系式就可以確定材料的折射率和消光系數(shù)。所以分材料的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度對材料光學(xué)性質(zhì)的影響就顯得非常重要。

　　圖1 TiN 的能帶結(jié)構(gòu)圖

　　圖2 TiN 的態(tài)密度圖

　　根據(jù)躍遷選擇定則和計算出的TiN 能帶結(jié)構(gòu)顯示，躍遷過程將會發(fā)生在：Γ25’→Γ12 (~1 eV)，Γ15→Γ12(~2.3 eV)，X5→X2(~3.9 eV)，L3→L3 (~5.6 eV)。通過圖2 可以看出，N 原子的s 軌道呈現(xiàn)出強烈的局域化特征;Ti 原子的d 軌道由于晶體場的作用，部分簡并被消除，在費米能級下2.5 eV左右，劈裂成了三重簡并的t2 態(tài)(dxy,dyz,dxz)和二重簡并的e 態(tài)(dz2,dx2- y2);且N 原子的p 軌道和Ti 原子的d 軌道產(chǎn)生強烈的雜化。能帶的交疊和N 原子p 軌道和Ti 原子d 軌道的雜化，使得晶格中的Ti- N 鍵既類似于金屬鍵，又類似于共價鍵和離子鍵。

　　本文首先闡述了TiN 的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度;在此基礎(chǔ)上討論了薄膜的光學(xué)色散模型，并且給出常用的色散模型;摘述了TiN 薄膜在表面等離子體共振方面的研究進展;最后描述摻雜在TiN薄膜光學(xué)性能方面的研究現(xiàn)狀和關(guān)于薄膜光學(xué)性能的若干應(yīng)用。當然，關(guān)于TiN 薄膜光學(xué)性質(zhì)的研究還有很多問題需要探討，如：TiN 薄膜的激光損傷閾值、摻雜對TiN 薄膜表面等離子體共振特性的影響等。