氮化硅薄膜的性能（Si3N4）

光電性能

  氮化硅薄膜的折射率較高，化學計量比的氮化硅薄膜的折射率在2.0左右。隨著成分的變化，它的折射率可在一定范圍內波動，氨原子含量增加，折射率降低，硅原子含量增加，折射率增大。在低溫工藝中，溫度是影響折射率的重要因素。沉積溫度提高，折射率增大，趨于穩定值，這是由于溫度升高導致薄膜致密度提高的緣故。

  當薄膜厚度合適時，紫外光、可見光和紅外光在氮化硅薄膜中的透過率很高，加上氨化硅薄膜超高硬度，它可以用來作為光學玻璃的堅硬涂層，由氦化硅和氧化硅薄膜交替組成的復層膜作為減反射層已經成功地用于光學裝置上。

  氮化硅薄膜的光衰減系數非常小，在0.63~1.60um波長范圍內的**衰減值為0.1~0.3dB/cm。退火后，薄膜的光衰減系數會降低。這個性能使得氦化硅薄膜廣泛應用于光波導裝置。此外，氮化硅薄膜還有光致發光和電致發光效應。

  高電阻率和高擊穿場強是氮化硅薄膜成為良好絕緣膜的兩個重要性能。它的擊穿場強值隨著成分變化一般在3~8×106V/cm之間波動。接近化學計量比的氮化硅薄膜，它的擊穿場強值可大于107V/cm。氮化硅薄膜的電阻率一般在1014~1016Ω - cm左右。

  氮化硅薄膜的介電常數較高，隨著成分變化，其值在4~13之間變化，通常為4~8左右。高介電常數使得氮化硅薄膜可用于制作介質電容。

化學穩定性和鈍化性能

  氮化硅薄膜的化學穩定性相當好。除氫氟酸外，其它酸和堿幾乎對氮化硅不發生作用。因此，用氮化硅薄膜作為器件掩膜可防止日常酸和堿的腐蝕，提高器件的穩定性。

熱穩定性和抗高溫氧化性

  氮化硅薄膜的熱穩定性與其化學鍵狀態直接相關。當氮化硅薄膜中的氫含量低時，也就是N---H、Si—H鍵數目較少時，薄膜的熱穩定性很高。有報導低氫氮化硅薄膜在900℃高溫熱處理時表現出很好的熱穩定性。如果薄膜中含有大量的N---H、Si—H鍵，則在高溫處理時N--H或Si—H尤其是N一H很容易斷裂而釋放出氫，導致薄膜開裂。

  氮化硅薄膜具有優良的抗高溫氧化性能，它在氧化過程中往往只是表面受到氧化，氮化硅薄膜在1000℃的H2O/O2中處理6小時后，氧化層的厚度儀為 20nm。由于飛行器飛行過程中，空氣動力加熱，窗口或頭罩很容易就達到800℃以上的溫度，這就意味著藍寶石要在高速、高溫的環境中應用，所以在藍寶石襯底上鍍膜，在改善其高溫強度和光學性能的同時，必須具有熱穩定性和抗高溫氧化性。

力學性能

  在氮化硅薄膜的力學性能中，應力狀態是重要的，因為薄膜的應力狀態直接影響到它與襯底的機械穩定性，很大的張應力會導致薄膜開裂，而很大的壓應力會造成薄膜剝落。因此，薄膜的應力狀態對于它能否真正發揮自身優點起關鍵作用。

  對于高溫工藝制備的薄膜來說，由于化學計量性好、氫含量低，因此應力-一般不隨工藝條件而產生大的波動，應力表現為張應力，**值在10 10dyn/cm2左右。在低溫工藝下，薄膜的化學計量性可在大范圍內調節，隨著成分的變化，薄膜的應力可在壓應力和張應力之間變化。因此，通過控制沉積條件就可制作所需應力狀態的氮化硅薄膜。

  氮化硅薄膜具有很高的硬度。某學者用直流PECVD法制備得到了硬度值在40GPa以上的非晶態氮化硅薄膜，這個值高于晶態Si3N4的硬度( 30GPa）。超高的硬度使得氮化硅薄膜具有好的耐磨性和抗劃傷能力，作為半導體器件的掩膜對器件有良好的保護作用，能減少后道工序帶來的表面機械損傷，使成品率得以提高。

綜上所述，氮化硅薄膜具有硬度高、抗腐蝕、耐高溫、導熱性與絕緣性能好、光電性能優良等優點，因而它非常適合用作改善藍寶石高溫強度的涂層材料。

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