轻元素材料与器件团队研究成果入选2020年中国重大技术进展

2021-03-29
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近日,中国科学技术协会会刊《科技导报》公布了2020年中国重大科学、技术和工程进展的入选成果。

松山湖材料实验室/北京大学刘开辉教授、王恩哥院士研究团队与合作者的成果——“实现尺寸最大、晶面指数最全单晶铜箔库的可控制备”,成功入选2020年中国重大技术进展。此前,该成果曾入选由《半导体学报》主办的“2020年度中国半导体十大研究进展”。

单晶铜具有单一取向,材料内部不存在晶界、缺陷密度非常低,表现出优异的电学、热学和催化性能。单晶铜的电阻和交流阻抗更低,在电力传输领域以及电子工业领域有非常广阔的市场前景。开发大尺寸、丰富指数晶面单晶铜箔的宏量制造技术在材料科学和工程应用上具备重要的科学意义和技术价值。

A4尺寸、30余种单晶类型,世界首创单晶铜箔库

(刘开辉、俞大鹏、王恩哥等,Nature 2020,581,406)

在前期研究基础上,刘开辉带领的轻元素材料与器件团队通过系统研究铜箔再结晶过程中晶粒长大的热力学和动力学过程,预氧化处理能够将(111)晶面在能量上的绝对优势打破,实现非最低表面能的高指数晶面“成核”;而通过构造合适的温度梯度,驱动单个“核”不断异常长大,最终实现了大尺寸单晶铜箔的制备。基于这一原理,团队成功制备出多达30余种高指数晶面单晶铜箔库。

这一成果首次实现了世界上最大尺寸、晶面指数最全的单晶铜箔库的可控制备,所提出的晶面指数调控机理和技术可以进一步推广到其他金属材料的单晶制造。该成果对于单晶金属的制造及应用将产生重大的影响。

据悉,《科技导报》编辑部在国内外重要科技期刊和科技新闻媒体在2020年1月1日至12月31日间发表、公布或报道的中国科技成果中,经编委、审稿人等专家通讯评议,最终推选出2020年中国重大科学进展10项、重大技术进展10项、重大工程进展10项。

 

撰稿:轻元素材料与器件团队