氮化硅的多样化应用

氮化硅具有独特的电气特性，因此在微电子应用中被越来越多地用作绝缘体和化学屏障，用于制造集成电路，保护器件封装。氮化硅可用作钝化层，对水和钠离子具有高扩散阻隔性，而水和钠离子是微电子腐蚀和不稳定的主要来源。这种材料还被用作模拟芯片电容器中多晶硅层之间的电绝缘体。氮化硅还可在照相制版工艺中用作光鼓层之一。由于氮化硅具有出色的弹性特性，它已成为原子力显微镜的传感元件--悬臂最常用的材料。

氮化硅在光学领域的应用也得到了认可，它在光谱范围内具有极高的透明度，从而产生了 Si3N4 光电技术。Si3N4 的宽带特性使其可用于生化和生物医学光学应用、生物光子学、远程和数据通信以及光信号处理，感应波长从可见光到近红外到中红外。

此外，氮化硅已被证明是一种有益于脊柱植入的植入材料，研究人员已开始研究氮化硅在牙科植入和颅颌面植入方面的潜力。在美国陶瓷协会发表的一篇文章中，氮化硅被称为 “杀手级陶瓷材料”，因为它具有抑制牙龈卟啉单胞菌的抗菌特性，而牙龈卟啉单胞菌是一种存在于口腔中、导致牙龈疾病的细菌。在这项联合研究的无创研究中，细菌在氮化硅材料的抛光表面上发生了裂解（通常通过病毒、酶或渗透机制破坏细胞的完整性，从而使细胞破碎）。氮化硅在六天内就显示出了降解细菌生物构成的能力。细胞功能的衰减主要是由于过氧化亚硝酸盐的形成，过氧化亚硝酸盐是一种氧化剂和硝化剂，能够破坏细胞中的分子，包括 DNA 和蛋白质。研究还发现，改变氮化硅的表面化学性质会影响过氧化亚硝酸盐的形成，从而以各种方式影响细菌的新陈代谢。

氮化硅的独特性质显示了其在口腔健康应用方面的潜力。人们对无金属牙科植入物的需求日益增长，这也促使全球潜在的牙科植入物市场对氮化硅材料产生兴趣。

过去三十年来，生物传感设备的发展及其在各个领域的应用取得了长足的进步。虽然生物传感器技术已经趋于成熟，并形成了全球市场，但围绕稳定性、灵敏度和尺寸的问题限制了光学生物传感器在实际应用领域的普遍使用。硅基集成光子生物传感器有可能解决这些缺陷，提供灵敏度、特异性和可靠性更高的早期诊断工具，并有可能提高体外和体内诊断的有效性。