研究人员开发“闪速退火”工艺，一秒“精炼”

新华社沉阳11月15日电（记者王莹）近日，中国科学院金属研究所沉阳国家材料科学研究中心胡伟金研究员团队与合作者研发出热处理加热和冷却速率高达每秒1000摄氏度的“闪速退火”工艺，成功制备出一级性能薄膜储能。相关成果于11月15日凌晨发表在《Science Advances》杂志上，为下一代高性能能源电容器器件的生产开辟了新路径。据科研人员介绍，在脉冲激光器、新能源汽车等应用的电力电子器件中，有一类名为“介质储能电容器”的物质非常重要。它们充电和快速放电极高的功率并且非常耐用。然而，科学家们我们面临着一个难题：如何使这些电容器保留强大的储能能力，同时仍然能够承受从冰冻到酷热的极端温度，并且易于批量生产。在这项研究中，研究人员利用“闪速退火”工艺，仅用1秒就在硅片上制备了一种名为锆酸铅的松弛反铁电薄膜。据介绍，这一工艺流程可以将材料在高温下的特殊结构“冻结”在室温下，形成尺寸小于3纳米的纳米级微畴。这些小结构就像一个复杂的迷宫，是诱导反铁电行为和实现高效存储的关键。同时，“闪速退火”也使得薄膜的“织构”更加致密、均匀，并有效锁定挥发性铅元素，从源头上减少材料缺陷，显着降低漏电流。薄膜电容器采用g 此工艺表现出优异的环境适应性。实验表明，经过-196摄氏度（液氮温度）以下的极冷循环和高达400摄氏度的极热循环后，储能密度和效率的衰减非常微弱（小于3%）。这意味着即使在寒冷空间或热底油气勘探中，它也能稳定可靠地工作。目前，研究人员首次在2英寸硅片上成功制备出均匀、高性能的薄膜，为芯​​片级存储提供了具有工业潜力的解决方案。