在东京都会大学，科学家们利用高功率脉冲磁控管散射（HiPIMS）技术制备出具有无与伦比的低应力水平的钨薄膜。
（左上）HiPIMS过程的图示。（右上）随时间到达衬底的钨离子的能量分布。在短时间内，存在大量高能离子。（下）用选择性脉冲偏压技术制作的无应力钨膜。（a） 薄膜的平面图透射电子显微镜（TEM）图像；（b） 高分辨率图像；（c） 基于傅里叶逆变换重建（b）中的选定区域，并放大两个区域。图片来源：东京都会大学。
研究人员通过以微秒精度改进“衬底偏压脉冲”的计时，减少了杂质和缺陷，以形成应力低至0.03 GPa的晶体薄膜，类似于通过退火实现的晶体薄膜。这项研究有望为电子行业提供制作金属薄膜的有效途径。
现代电子学的基础是在表面上沉积复杂的纳米级金属薄膜。虽然这听起来可能更容易，但事实并非如此；如果执行不当，“薄膜应力”从薄膜微观内部结构中产生的应力会导致多年来的弯曲和屈曲。一般来说，消除这种应力需要加热或“退火”
不幸的是，大多数最适合这项工作的金属，例如钨，都表现出高熔点，这意味着薄膜必须加热到1000°C以上。除了能源密集外，这也严重限制了可以使用哪种基底材料。用具有高熔点的金属制作薄膜的竞赛正在进行中，而不需要任何材料这样的压力。欧洲杯足球竞彩
东京都会大学副教授清水哲德（Tetsuhide Shimizu）领导的一个研究小组一直在研究一种叫做高功率脉冲磁控散射（HiPIMS）的方法，这是一种溅射技术。
溅射涉及在金属“靶”和衬底上施加高压，从而产生带电气体原子等离子体，轰击金属靶并产生带电金属蒸汽。这种金属离子倾向于飞向形成薄膜的基底。
就HiPIMS而言，电压是短而强的脉冲。在每个脉冲之后，金属离子和气体离子到达基板之间存在一定的分离-同步的“基板偏压”脉冲有助于选择性地加速金属离子，从而形成更致密的薄膜。然而，尽管采取了一些措施，残余应力问题仍然是一样的。
目前，研究人员在钨和氩气靶的帮助下，观察了具有不同能量的离子如何随时间以无与伦比的细节到达基底。他们没有利用与HiPIMS脉冲同时触发的偏置脉冲，而是利用各种离子何时到达的专有技术，并加上60μs的小延迟，以准确选择高能金属离子何时到达。
研究人员发现，这有助于减少最终进入胶片的气体量，并有效地传递高水平的动能。结果是致密的结晶膜，膜应力低，晶粒大。
使偏压更大有助于薄膜高度无应力。事实上，向薄膜有效传递能量意味着它们在沉积薄膜时达到了与退火类似的效果。
此外，用氩替换氪使研究人员能够获得应力低至0.03 GPa的薄膜，相当于退火后产生的应力。
无应力薄膜的有效途径将对金属化工艺以及下一代电路的生产产生重大影响。这项技术可能应用于其他金属，并为电子行业带来巨大收益的潜力。
本研究得到了日本科学促进会（JSPS）国际联合研究促进基金（编号17KK0136）、瑞典研究理事会（编号VR 2018-04139）和林克平大学瑞典政府功能材料材料科学战略研究领域的资助（SFO Mat LiU第2009-00971号教员补助金）。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
期刊参考：
清水。，等（2021）使用具有同步脉冲衬底偏压的HiPIMS低温生长无应力单相α-W薄膜。应用物理学杂志.doi.org/10.1063/5.0042608.
资料来源：https://www.tmu.ac.jp/english/index.html