中国团队研发一秒“冰火淬炼”工艺 成功制备晶圆级高性能储能薄膜

巫啟賢 196萬字 678人讀過 限免

　　中新网北京11月15日电 (记者 孙自法)记者从中国科学院金属研究所(金属所)获悉，冰火淬炼该所沈阳材料科学国家研究中心胡卫进研究员团队携手合作者，中国最新研究开发出一种热处理升降温速率可达每秒1000摄氏度的团队特种兵穿越之txt下载“闪速退火”工艺，基于这种被形象称为一秒“冰火淬炼”的研发艺成圆级工艺技术，研究团队已成功制备出晶圆级高性能储能薄膜。秒工膜

　　在中国科学院金属所实验室，功制高性研究人员利用一秒“冰火淬炼”工艺，备晶仅用时1秒钟就在硅晶圆上成功制备出一种名为“锆酸铅”的储能薄弛豫反铁电薄膜。

　　研究团队表示，冰火淬炼这项工艺技术操作简单，中国还很容易“放大”，团队目前已初步能在2英寸的研发艺成圆级硅晶圆上制备出均匀的高性能薄膜，从而为芯片级集成储能提供具备工业化潜力的秒工膜特种兵穿越之txt下载解决方案。

　　这项重要材料工艺研发成果论文，备晶北京时间11月15日凌晨在国际学术期刊《科学进展》(Science Advances)上线发表，为下一代高性能储能电容器件的制造开辟了一条新的路径。

　　论文通讯作者胡卫进研究员科普解读说，一秒“冰火淬炼”工艺技术成功将材料在高温下的特殊结构“冻结”在室温，形成尺寸不到3纳米的纳米微畴。这些微小的结构如同一个精密的迷宫，正是诱导弛豫反铁电行为，实现高效率储能的关键。

　　同时，“闪速退火”还让薄膜的“肌理”更加致密均匀，并有效锁住容易挥发的铅元素，从根源上减少材料缺陷，显著降低漏电流。这些因素的共同作用，使得薄膜既能承受极高的电压，又能获得很高的极化强度，最终将薄膜电容器的储能密度提升至63.5焦耳每立方厘米。

　　胡卫进指出，更令人振奋的是，利用一秒“冰火淬炼”工艺制造出的薄膜电容器，还展现出卓越的环境适应性。实验表明，从低至零下196摄氏度(液氮温度)的极寒，到高达400摄氏度的酷热，其储能密度和效率的衰减都很微弱(低于3%)。这意味着，无论是在冰冷的外太空，还是在火热的地下油气勘探井，它都能稳定可靠地工作。

　　据悉，在脉冲激光器、新能源汽车等功率电子器件中，有一类名为“电介质储能电容器”的元件至关重要，它们以极高的功率快速充放电，并且极其耐用。

　　科学家们一直面临一个难题：如何让这类电容器在保持强大储能能力的同时，还能经受住从极寒到酷热的极端温度考验，并且易于大规模生产？传统方法是通过混合多种成分、组织结构或引入特定缺陷，来制造具有特殊微观结构的材料。此前，这个过程往往非常复杂，限制高性能电介质薄膜的大规模制造。(完)