窒化チタン(Titanium Nitride)の概念と特徴

窒化チタン（Titanium Nitride）の概念と特徴

窒化チタン（Titanium Nitride）（TiN、時にはTiniteと呼ばれる）は、非常に堅いセラミック材料であり、多くの場合、基板の表面特性を改善するためにチタン合金、鋼、炭化物（carbide）とアルミ部品のコーティングの材料として使用されます。また、薄いコーティングの材料として適用される窒化チタン（Titanium Nitride）は、医療用インプラントの材料としても利用されます。ほとんどの分野で窒化チタン（Titanium Nitride）を使用するときは、5マイクロメートル（0.00020インチ）未満のコーティングが適用されます。

窒化チタン（Titanium Nitride）は、微細硬度が高く化学的および熱安定性が高い耐火物です。窒化チタン（Titanium Nitride）は、特殊な耐火物とサーメット（cermet）の構成要素、金属の無酸素鋳造（anoxic casting）るつぼ（crucibles）用材料、耐摩耗性（wear resistant）や装飾 "金型"コーティングの前駆体として、様々な用途として使用されます。窒素（Nitrogen）で圧縮されたチタン（Titanium）粉末サンプルの燃焼についての研究では、チタン（Titanium）内窒素（Nitrogen）の濾過速度が燃焼過程に影響を与える主な要因であることが示されました。

窒化チタン（Titanium Nitride）の用途

窒化チタン（Titanium Nitride）は、劣悪な環境で使用しても丈夫なので様々な応用分野で耐火材料として関心を集めました。一般的に、融点が高く、化学的耐久性が良く、導電性が良い硬質材料と認識されました。他の多くの材料の中窒化チタン（Titanium Nitride）は、二つの重要な特性で際立っています。

生体適合性およびCMOS技術との互換性、超音速ジェット（supersonic jets）、およびフライス工具（milling tools）のコーティングのような厳格な機械的応用分野の高温環境で保護コーティングの材料として利用されました。また、窒化チタン（Titanium Nitride）は、可視光線と近赤外線の範囲で合理的に優れたプラズモン特性と耐火特性を提供しています。これらのユニークな材料特性の組み合わせは、プラズモン（plasmon）光熱療法、太陽熱/熱狂発電（S / TPV）、熱補助磁気記録（HAMR）、太陽光熱電発電（STEG）、プラズモンパラメータ光触媒とプラズモンは、化学気相蒸着（ CVD、Chemical Vapor deposition）をサポートしました。

生命工学分野

 最近では、リトグラフィ（lithographically）で製作された窒化チタン（Titanium Nitride）ナノ粒子は、治療への応用のために必要な範囲に正確に双極性共鳴を提供することが明らかになりました。また、窒化チタン（Titanium Nitride）ナノ粒子の共鳴ピークは、金（Au）ナノ粒子よりも広いことが明らかになりました。これらの結果は、単純な球形でありサイズの制限がないプラズモン（plasmon）窒化チタン（Titanium Nitride）ナノ粒子が光熱療法に使用できることを示しています。また、窒化チタン（Titanium Nitride）が既に生体医学インプラントおよびその他の多くの生物学的応用分野のコーティング材料として使用されているという事実は、金（Au）ナノ構造の代案になります。

太陽光熱狂発電（S / TPV）

窒化チタン（Titanium Nitride）は、太陽からのエネルギーを効率的に得ることができます。また、融点が約2900°Cである窒化チタン（Titanium Nitride）は、非常に有望なプラズモン（plasmon）物質です。窒化チタン（Titanium Nitride）ナノ構造の強度は、いくつかの研究によって明らかになりました。550nmで5秒間レーザーパルスし、金ナノ粒子と強度の比較テストをした結果、吸収体は両方が高い吸光度を有していることを示されました。しかし、テストした後、電子顕微鏡画像をスキャンすると窒化チタン（Titanium Nitride）ナノ構造は、金（Au）ナノ構造が失敗する高強度パルスに耐えられることが確認されました。非線形プラズモニクス（plasmonics）の場合、高強度のレーザー光では、これらの耐久性が本質的に重要な機能です。

熱補助磁気記録(HAMR)

チップ基盤のプラズモニクス(plasmonics)は窒化チタン(Titanium Nitride)のような金属ナノ粒子が有用なもう一つの広範囲な応用分野です。 近距離走査光学顕微鏡(NSOM)やその他のローカルフィールド強化信号の測定研究活用以外にも、熱補助磁気記録(HAMR)にも応用できると考えられています。

長寿命と信頼性のために、ナノ構造近距離場トランスデューサ（nanostructured near-field transducer）は、化学的安定性と耐食性を示さなければならい熱補助磁気記録（HAMR）技術のための代替プラズモン材料を見つける必要があります。

既に腐食に強く、高温での耐久性があることが知られている窒化チタン（Titanium Nitride）は、光学的特性を示しました。 375°Cまで温度が上昇するにつれて、特性は少し変わります。

また、窒化チタン（Titanium Nitride）ナノ粒子の光学性能は、ダイオードレーザー技術が十分に確立された近赤外領域では、同じ金（Au）ナノ粒子と実際に比較することができていることを確認しました。したがって、窒化チタン（Titanium Nitride）ナノ構造をベースにした近距離場トランスデューサの設計は、熱補助磁気記録（HAMR）技術を実際の製品と応用分野に近く発展させることができます。

窒化チタン（Titanium Nitride）の規格と仕様

物理的特性 (Physical Properties) - Density ( g cm-3 )     5.22

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