نتريد التنتالوم

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

نتريد التنتالوم (TaN) هو مركب كيميائي ، وهو نتريد التنتالوم . توجد أطوار متعددة من المركبات، بنسب ستويكيومترية من Ta₂N إلى Ta₃N₅ ، بما في ذلك TaN.

يُستخدم نتريد التنتالوم كطبقة رقيقة كحاجز انتشار وطبقة عازلة بين وصلات النحاس في الجزء الخلفي من خط رقائق الكمبيوتر. كما يُستخدم نتريد التنتالوم في المقاومات الرقيقة.

مخطط الطور

يشمل نظام التنتالوم- النيتروجين عدة حالات، منها محلول صلب من النيتروجين في التنتالوم، بالإضافة إلى عدة أطوار نتريدية، والتي قد تختلف عن التركيب الكيميائي المتوقع بسبب الفراغات الشبكية. [ 2 ] يمكن أن يؤدي تلدين "TaN" الغني بالنيتروجين إلى تحويله إلى خليط ثنائي الطور من TaN و Ta5N6 . [ 2 ]

يُعتقد أن Ta 5 N 6 هو المركب الأكثر استقرارًا حراريًا - على الرغم من أنه يتحلل في الفراغ عند 2500 درجة مئوية إلى Ta 2 N. [ 2 ] وقد تم الإبلاغ عن التحلل في الفراغ من Ta 3 N 5 عبر Ta 4 N 5 و Ta 5 N 6 و ε-TaN إلى Ta 2 N. [ 3 ]

يتميز مركب θ-TaN بأعلى موصلية حرارية بين جميع المعادن، حيث تبلغ 1100 واط/متر.كلفن، أي ما يقرب من ثلاثة أضعاف موصلية النحاس. [ 4 ]

تحضير

يُحضّر نيتريد التنتالوم (TaN) عادةً على شكل أغشية رقيقة. تشمل طرق ترسيب هذه الأغشية: الترسيب بالرش المغناطيسي التفاعلي بترددات الراديو [ 5 ] [ 6 ] ، والترسيب بالرش بالتيار المستمر [ 7 ] ، والتخليق الذاتي الانتشار عالي الحرارة (SHS) عبر احتراق مسحوق التنتالوم في النيتروجين [ 2 ] ، والترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني منخفض الضغط (LP-MOCVD) [ 8 ] ، والترسيب بمساعدة حزمة الأيونات (IBAD) [ 9 ] ، والتبخير الإلكتروني للتنتالوم بالتزامن مع أيونات النيتروجين عالية الطاقة [ 10 ] .

اعتمادًا على النسبة النسبية للنيتروجين (N₂ ) ، يمكن أن يتغير تركيب الفيلم المترسب من TaN ذي البنية المكعبة المتمركزة على الوجوه (fcc) إلى Ta₂N ذي البنية السداسية (hexagonal) مع انخفاض نسبة النيتروجين. [ 6 ] كما تم الإبلاغ عن مجموعة متنوعة من الأطوار الأخرى الناتجة عن الترسيب، بما في ذلك TaN ذي البنية المكعبة المتمركزة على الجسم (bcc) والسداسية ؛ وTa₅N₆ السداسي ؛ و Ta₄N₅ الرباعي ؛ وTa₆N₂.₅ المعيني القائم ، و Ta₄N ، و Ta₃N₅ . [ 6 ] وتختلف الخصائص الكهربائية لأغشية TaN من موصل معدني إلى عازل تبعًا لنسبة النيتروجين النسبية، حيث تكون الأغشية الغنية بالنيتروجين أكثر مقاومة. [ 11 ]

الاستخدامات

يُستخدم أحيانًا في تصنيع الدوائر المتكاملة لإنشاء طبقة عازلة أو "لاصقة" بين النحاس أو المعادن الأخرى الموصلة للكهرباء. في حالة معالجة الطبقات الخلفية (BEOL ) (عند حوالي 20 نانومتر )، يُغطى النحاس أولًا بالتنتالوم، ثم بطبقة من نيتريد التنتالوم (TaN) باستخدام الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD)؛ ثم يُغطى هذا النحاس المغطى بطبقة عازلة بطبقة أخرى من النحاس باستخدام PVD، ويُملأ بطبقة من النحاس المطلي إلكتروليتيًا، قبل معالجته ميكانيكيًا (الطحن/التلميع). [ 12 ]

كما يُستخدم في المقاومات ذات الأغشية الرقيقة . [ 5 ] ويتميز عن مقاومات النيكروم بتكوين طبقة أكسيد واقية مقاومة للرطوبة. [ 13 ]

مراجع

  1. ↑ غوشال، أبهيمانيو (27 يناير 2026). "مادة مكتشفة حديثًا توصل الحرارة أسرع بثلاث مرات تقريبًا من أي معدن" . نيو أطلس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يناير 2026 .
  2. 1 2 3 4 بوروفينسكايا، إينا ب. (2017). "نيتريد التنتالوم". موسوعة موجزة للتخليق الذاتي الانتشار عالي الحرارة - التاريخ، النظرية، التكنولوجيا، والمنتجات . ص 370-371 . doi : 10.1016/B978-0-12-804173-4.00150-2 . ISBN  9780128041734.
  3. ↑ تيراو، نوبوزو (1971)، "بنية نتريدات التنتالوم"، المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية ، 10 (2): 248-259 ، Bibcode : 1971JaJAP..10..248T ، doi : 10.1143/JJAP.10.248 ، S2CID 122356023 
  4. ↑ لي، سويشوان؛ سو، تشوانجين؛ تشين، زيهاو؛ ألاتاس، أحمد؛ كونز، مارتن؛ يامادا، تاكاهيرو؛ كيلي، شيلي د.؛ أبتون، ماري هـ.؛ جيروندا، أنتوني؛ تشاو، جييونغ؛ كالكان، بورا؛ يانغ، وانلي؛ آوكي، توشيهيرو؛ هو، يونغجي (12 فبراير 2026). "نيتريد التنتالوم المعدني ذو الطور θ يتمتع بموصلية حرارية تفوق موصلية النحاس بثلاثة أضعاف". مجلة ساينس . 391 (6786): 707-711 . doi : 10.1126/science.aeb1142 .
  5. 1 2 أكاشي، تيروهيسا (2005)، "تصنيع مقاوم غشائي رقيق من نتريد التنتالوم ذي مقاومة منخفضة التغير"، معاملات IEEJ لأجهزة الاستشعار والآلات الدقيقة ، 125 (4): 182-187 ، Bibcode : 2005IJTSM.125..182A ، doi : 10.1541/ieejsmas.125.182
  6. 1 2 3 زمان، آنا؛ ميليتيس، إفستاثيوس إي. (23 نوفمبر 2017)، "البنية المجهرية والخواص الميكانيكية للأغشية الرقيقة من نيتريد التنتالوم المحضرة بتقنية الترسيب المغناطيسي التفاعلي"، مجلة الطلاءات ، 7 (12): 209، doi : 10.3390/coatings7120209
  7. ↑ ليما، لوكاس؛ موريرا، ميلينا د.؛ سيولدين، فريد؛ دينيزا، خوسيه ألكسندر؛ دوي، إيوشياكي (2010)، "نتريد التنتالوم كقطب بوابة واعد لتقنية MOS"، معاملات ECS ، 31 (1): 319-325 ، Bibcode : 2010ECSTr..31a.319L ، doi : 10.1149/1.3474175 ، S2CID 97901262 
  8. ↑ تساي، إم إتش؛ صن، إس سي (1995)، "الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني لنيتريد التنتالوم بواسطة ثالثي بوتيل إميدوتريس (ثنائي إيثيل أميدو) تنتالوم من أجل التمعدن المتقدم"، رسائل الفيزياء التطبيقية ، 67 (8): 1128، رمز Bibcode : 1995ApPhL..67.1128T ، doi : 10.1063/1.114983
  9. ↑ بابا، ك.؛ هاتادا، ر.؛ أودوه، ك.؛ ياسودا، ك. (2 مايو 1997)، "بنية وخواص أغشية NbN وTaN المُحضّرة بالترسيب بمساعدة حزمة الأيونات"، مجلة الأدوات والأساليب النووية في بحوث الفيزياء، القسم ب: تفاعلات الحزمة مع المواد والذرات ، 127-128 : 841-845 ، رمز Bibcode : 1997NIMPB.127..841B ، doi : 10.1016/S0168-583X(97)00018-9
  10. ↑ إنسينجر، دبليو؛ كيوتشي، إم؛ ساتو، إم (1995)، "تكوين نتريد التنتالوم المكعب غير المستقر عند درجات حرارة منخفضة عن طريق تكثيف المعدن تحت تأثير التشعيع الأيوني"، مجلة الفيزياء التطبيقية ، 77 (12): 6630، Bibcode : 1995JAP....77.6630E ، doi : 10.1063/1.359073
  11. ↑ كيم، ديوك كي؛ لي، هيون؛ كيم، دونغهوان؛ كيم، يونغ كيون (أكتوبر 2005)، "الخواص الكهربائية والميكانيكية للأغشية الرقيقة من نتريد التنتالوم المترسبة بالرش التفاعلي"، مجلة نمو البلورات ، 283 ( 3-4 ): 404-408 ، Bibcode : 2005JCrGr.283..404K ، doi : 10.1016/j.jcrysgro.2005.06.017
  12. ↑ لابيدوس، مارك (26 يونيو 2012)، "تزايد التحديات أمام الربط البيني" ، semiengineering.com
  13. ↑ ليكاري، جيمس جيه؛ إنلو، ليونارد آر (1998)، دليل تكنولوجيا الدوائر المتكاملة الهجينة ( الطبعة الثانية)، منشورات نويز، § 2.5 خصائص مقاومات نتريد التنتالوم، ص 83-84