用原子“喷涂”控制薄膜――高精度合成帮助研究人员了解氧化物薄膜

没有薄膜，就不会有现代电子产品或高质量的镜子。我们的手机和计算机中使用的半导体芯片依赖于由不同材料制成的薄膜，包括含有至少一种金属和氧的金属氧化物。

金属氧化物薄膜不仅仅是电子产品中的一层。它们在传感、催化和能量存储方面有应用。创建可以替代电池中的液体层或促进特定化学转化的薄膜需要在原子水平上了解材料。在美国太平洋西北国家实验室 (PNNL)，研究人员正在研究如何设计可用于生产清洁能源的金属氧化物薄膜。

PNNL 材料科学家兼实验室研究员 Scott Chambers 说：“我喜欢把我们所做的事情想象成用原子喷涂目标。”他的团队使用一种称为分子束外延的技术，在固体晶体上逐个原子地沉积元素。这使研究人员能够制造高质量的结晶薄膜，并精确控制其成分和结构。

例如，一些薄膜总是导电，而另一些则不导电。通过堆叠不同的薄膜，科学家可以改变它们对电流的反应方式。

“我们开发先进能源技术的能力取决于我们制造薄层材料的能力，”PNNL 的材料科学家 Peter Sushko 说。

制造高精度的极薄氧化膜需要先进的合成设备。该设备正在转移到 PNNL 能源科学中心 (ESC) 的一个新的更大的实验室。 Atomically Precise Materials 团队目前使....