全球首次成功“可视化”古天乐澳门太阳集团城app排列，开辟成膜技术新前沿
- 山本哲也教授是日本领先的应用物理学家之一，被誉为氧化锌研究的先驱。他通过不受该领域框架约束的研究取得了许多成果，例如应用他在工程领域发展的理论。近年来，我们勇于挑战功能性薄膜的生产技术，与住友重工业株式会社（东京）共同开发了反应性等离子体沉积系统（RPD），可以高速、低温、低损伤地生产薄膜。此外，我们在世界上首次成功地“可视化”了薄膜制造过程中古天乐澳门太阳集团城app*的排列程度，开辟了薄膜沉积技术的新领域。
*“古天乐澳门太阳集团城app排列”是指通常广泛使用的“多晶薄膜”内的顺序，并且包括“微晶内的古天乐澳门太阳集团城app排列顺序”和“微晶之间的取向顺序”。
利用氧负离子实现薄膜沉积技术的复杂性
1994年，山本教授在驻美国期间很快注意到氧化锌作为解决能源问题的材料的潜力并开始研究。从那时起，人们开始进行研究，目标是制造在低温和低能量下具有低损伤的功能薄膜。
2004年，我们在世界上首次成功地利用氧化锌制作了大尺寸透明导电薄膜。 2012年，他设计了一种使用氧化锌作为稀有铟替代材料的新型电极，并为其作为全球标准基础技术的实际应用做出了巨大贡献。
此后，为了推进薄膜沉积技术的发展，我们设计并开发了一种利用构成电弧等离子体的高密度电子在等离子体沉积设备中产生负氧离子的技术。通过用产生的负氧离子照射金属氧化物薄膜，我们建立了一种可以在低温和高速下控制表面结构和化学状态的技术。可以说，这项技术在创建适合应用的功能方面取得了长足的进步。
该技术的独特之处在于它利用了等离子薄膜沉积设备中剩余的电子（e-）。
“由于等离子体是中性的，因此会产生相同数量的正离子和负离子，但在等离子体薄膜沉积设备中，仅使用正离子，而保留负离子。我们希望有效地利用负离子来处理薄膜。因此，通过将具有高电子亲和力的氧气注入设备中并吸附高密度的电子，我们可以有效地产生高能 氧负离子，然后在金属基板一侧施加正电压。我们建立了一个系统来吸引
由于带有正电荷的薄膜的基板与负氧离子电连接，因此可以制造具有光滑基板表面的高质量氧化物薄膜。氧负离子照射还具有减少薄膜内氧空位数量的优点，从而产生几乎没有缺陷的热稳定材料。
这些技术已被住友重工业株式会社作为反应等离子体沉积装置（RPD）投入实际应用。此外，他们成功开发了“快速反应氢气传感器”，该传感器可以利用负氧离子的照射效果，安全、快速地测量哪怕是最轻微的氢气泄漏。
开发创新技术以实现古天乐澳门太阳集团城app级制造
据说用人眼不可能确认古天乐澳门太阳集团城app尺度的现象。然而，在山本教授取得了能够利用负氧离子控制薄膜结构的突破性成果后，他收到了一系列要求证明古天乐澳门太阳集团城app尺度上实际发生的情况的请求。因此，我们与理学株式会社和住友重工业株式会社一起开始了古天乐澳门太阳集团城app尺度的“可视化”。我们的研究成果在世界上首次成功实现了金属氧化物薄膜加热过程中金属古天乐澳门太阳集团城app和氧古天乐澳门太阳集团城app排列的可视化，并开发了一种装置，可以让我们密切观察加热过程中古天乐澳门太阳集团城app排列的变化。
具体来说，我们开发了一种在室温下使用已投入实际使用的反应等离子体沉积装置（RPD）将金属古天乐澳门太阳集团城app和氧古天乐澳门太阳集团城app随机排列在玻璃基板上的超薄金属氧化物薄膜固定在“非晶态”的方法，然后从基板的背面逐渐加热。在加热过程中，古天乐澳门太阳集团城app摆动并排列，在180摄氏度时，它们转变为古天乐澳门太阳集团城app有序排列的“晶态”。理学株式会社的“高速二维X射线探测器”被用来可视化并成功观察到这一过程。
在这里，成功的关键是关注“创造一个整体上具有松散潜在秩序的无定形状态将导致古天乐澳门太阳集团城app排列的可视化。”
“在成膜阶段，金属元素和氧古天乐澳门太阳集团城app形成牢固的化学键，在整个薄膜中形成秩序。一旦发生这种情况，就没有进一步的自由度，不可能改变性质。换句话说，关键是创造出整个薄膜没有强秩序的状态。”
温度被用作发现和显现隐藏在看似无序的事物中的秩序的方法之一。实验中最终温度设定为300摄氏度，但也发现古天乐澳门太阳集团城app排列在220摄氏度时达到最终阶段，此后能量供给对古天乐澳门太阳集团城app排列几乎没有影响。这种方法可用于直观地确认每种金属的“古天乐澳门太阳集团城app在什么温度下有序结晶”，这可能有助于建立高效的制造工艺。
“过去，确定加热温度和时间等最佳条件需要进行多次试验，但通过可视化古天乐澳门太阳集团城app排列，可以实现由于高再现性而具有高成品率的制造工艺，从而减少研发成本和时间。”
此外，如果人类能够渗透到古天乐澳门太阳集团城app尺度，我们很可能能够自由地设计社会对异种材料连接部件的功能越来越多的需求。
“目前还没有方法将古天乐澳门太阳集团城app的排列与其所表现出的功能联系起来，但这种新方法可以帮助我们掌握金属古天乐澳门太阳集团城app和氧古天乐澳门太阳集团城app所创造的有序性与功能多样性之间的关系。可以说，自由设计和设计材料已经成为现实。”
2020年5月，该成果在学术期刊发表，得到国内外广泛反响。然而，对于山本教授来说，这只是一项宏伟研究项目的一个目标。
“终于，我可以认真开始我最初的目标了，‘通过人类智慧与自然的合作，创造低温、低能耗、低损伤的功能薄膜。’真正的工作现在开始了。
发布日期：2020 年 10 月