迄今為止，對于氮化物的研究主要集中在具有高硬度，高熔點，高化學穩定性和優異光電特性的物質上（如AlN，TiN，MoN和VN等二元金屬氮化物），對于一些過渡金屬（Cr，Fe，Co，Ni和Cu等）的氮化物研究較少，因為其中的金屬和氮元素直接發生化合的機率較小，所以對這些以共價鍵結合的金屬氮化物關注較少^[1]。

氮化銅是一種共價鍵金屬氮化物，由于其本身結構的特點，其可應用于光信息存儲和高速集成電路領域^[2]，實驗發現當激光的能量密度在15-20kJ/cm²的范圍內就可以在氮化銅膜表面刻蝕出銅的斑點或納米銅線^[3]，氮化銅是一種無毒且穩定的原料，可以替代以碲元素為基的有毒材料作為光記錄膜材，此外Nosaka等人發現：在HCl中的氮化銅比Cu更容易被刻蝕，因此在硅片上沉積Cu的金屬線時，氮化銅薄膜可以作為掩膜層，這比現在集成電路加工中使用的Al金屬線可以獲得更高的信號速度^[4]。

氮化銅晶體是在1939年由Juza和Hahn采用高溫高壓法首次制得，隨后Zachwieja和Jacobs制備了約為1mm長的氮化銅單晶納米線，通過XRD發現，晶態的氮化銅是簡立方的結構，晶格常數為0.3817nm^[5-6]。德國多特蒙德大學物理研究所給出的結構見圖1和圖2所示，氮化銅薄膜是棕褐色的半透明薄膜，其在濕度為95%，溫度為60℃的條件下放置15個月后與初始相比，沒有任何光學性能的改變。氮化銅粉末晶體處于非穩態相，顏色為紫黑色，如圖3所示，其在真空中360℃左右發生分解，即2Cu₃N=6Cu+N₂反應。

氮化銅晶胞屬于反三氧化錸（anti-ReO₃）型立方結構，空間群為Pm3m（221）, XRD如圖4所示，Cu原子占據立方晶胞邊線的中心，N原子占據立方晶胞的頂點, 由于Cu原子未能占據晶格（111）面的緊密位置，在立方結構中留下了許多空隙，使得這種結構極為特別，當Cu原子或者其他原子填充到這些空隙位置，會引起薄膜光學和電學等性質的顯著變化^[7-10]。

其中中科院物理研究所的紀愛玲研究員的一項青年科學基金項目：研究課題為《氮化銅結構的金屬原子選擇占位摻雜問題研究》， 其中講到：關于氮化銅的選擇占位摻雜問題研究剛剛起步，我們擬采用反應濺射、（等）離子束輔助沉積等薄膜生長方法，通過選擇合適的金屬元素（Mg、Fe、Co、In、Pd及Zn等）對氮化銅薄膜進行選擇性占位摻雜，獲得一系列高質量、原子結構明晰的新薄膜材料；研究摻雜后薄膜的微觀結構；探索實現選擇性占位摻雜的有效途經；研究摻雜后薄膜發生半導體金屬相變的機理；研究摻雜后薄膜的光電磁性、熱穩定性甚至超導電性等新穎的物理性質，為氮化銅基薄膜在光存儲器件、半導體器件及其金屬化方面的應用提供研究基礎。

氮化銅（Cu₃N）薄膜的制備通常采用磁控濺射方式^[11]，采用銅靶材作為濺射源，如果采用氮化銅靶作為濺射源，有望會獲得更佳的薄膜質量，氮化銅是一種在常溫下處于亞穩態的半導體材料，它的熱分解溫度僅為300-450℃，有較高的電阻率以及在紅外光和可見光波段有較低的反射率，已成為目前光電存儲和電子集成領域中倍受人們青睞的新材料，同時由于氮化銅的可多種離子摻雜特性^[12]，其有可能成為一種性能優異的鋰電池負極材料。河北利福光電技術有限公司目前已經實現了氮化銅（Cu₃N）粉體的批量生產，可以為客戶提供高純超細的氮化銅粉體材料。

此外河北利福光電技術已開發出氮化鐵，氮化鋯，氮化鋰，氮化釩，氮化鍺，氮化鎵和氮化銦等氮化物產品40余種，可為客戶定制各種納米和亞微米級的各類氮化物，可應用于LED熒光粉，鋰電池、儲能材料和催化劑等領域。近期，河北利福光電又成功開發了氮化金、氮化銀、氮化鉑等貴金屬氮化物產品，可以滿足批量供貨的需求。

參考文獻

1、氮化銅薄膜的制備及其物理性能，岳光輝，人工晶體學報，2005，Vol 34

2、光記錄材料與鐵電材料的制備與性能研究，苗彬彬，碩士論文，蘭州大學

3、飛秒激光燒蝕氮化銅薄膜研究，龔鵬，碩士論文，江蘇大學

4、氮化物薄膜的制備及其結構與性能研究，楊磊, 碩士論文，華中師范大學

5、一種氮化銅粉體的制備方法，于三三，沈陽化工大學，發明專利CN201110411734.5

6、氮化銅薄膜的研究，肖劍榮，材料導報，2009

7、稀土金屬摻雜氮化銅的第一性原理研究，吳振利, 碩士論文，南京郵電大學

8、3d過渡金屬摻雜氮化銅的第一性原理研究，陳晃毓, 碩士論文，南京郵電大學

9、氮化銅薄膜及其鎢摻雜的結構與性能研究，王海文，碩士論文，大連理工大學

10、氮化銅薄膜的摻雜研究及進展，李曉峰，廣州化工，2013

11、射頻反應磁控濺射制備氮化銅（Cu₃N）薄膜及其性能研究，袁曉梅，碩士論文，蘭州大學

12、氮化銅薄膜作為鋰離子電池的負極材料，劉震，電源技術，2008

本文部分素材及圖片提供：河北利福光電技術有限公司

編輯：粉體圈