中国科学院金属研究所胡卫进研究员团队携手合作者,成功开发出升降温速率达每秒 1000 摄氏度的 “闪速退火” 工艺,仅需 1 秒钟即可在硅晶圆上制备出高性能锆酸铅弛豫反铁电薄膜,相关成果发表于《科学进展》期刊,为下一代储能电容器件提供了工业化解决方案。
该工艺的核心突破在于 “结构冻结” 技术 —— 通过极快的升降温速度,将材料在高温下的特殊结构稳定保留在室温,形成尺寸不到 3 纳米的纳米微畴,这些致密均匀的微观结构成为高效储能的关键。同时,闪速退火过程能有效锁住易挥发的铅元素,减少材料缺陷,显著降低漏电流,让薄膜兼具高储能密度与低损耗特性。
实验验证显示,该薄膜电容器具备极强的环境适应性,经过零下 196 摄氏度(液氮温度)的极寒到 400 摄氏度的酷热循环测试后,储能密度和效率衰减均低于 3%,可满足外太空探测、地下油气勘探等极端场景需求。目前研究团队已实现 2 英寸硅晶圆上的均匀制备,技术具备规模化量产潜力,未来将为芯片级集成储能、新能源汽车功率器件等领域提供核心材料支撑。
