可能的世界纪录用反射法研究极端温度下的薄膜

澳大利亚核科学技术组织和悉尼科技大学的一组研究人员使用配备真空炉的 Spatz 反射仪，在 1,100 摄氏度下进行薄膜实验，创下了纪录。

中子反射仪与高温仪器的独特结合，使人们能够从原子尺度洞察薄膜的生长和扩散过程。这与各种薄膜技术和设备相关，这些技术和设备需要经过一系列加工和热处理条件才能优化性能。

UTS 团队由 Francesca Iacopi 和 Aiswarya Pradeepkumar 领导，一直在研究高温下在 SiC/Si 基板上生长薄碳片(石墨烯)。这一屡获殊荣的工艺可实现高导电性电子产品，并可与标准硅制造工艺集成。

为了更好地了解碳的生长机制和起始温度，UTS 团队充分利用了澳大利亚中子散射中心的 Spatz 中子反射仪。

中子反射法可以研究厚度为 1-100 纳米的薄膜。由于中子的独特特性，可以在先进的样品环境中进行现场研究，在这种情况下，可以使用精密的真空炉观察薄膜在几分钟到几小时的时间尺度上的变化。

Aiswarya Pradeepkumar 博士是 ARC 变革性超光学系统中心的研究员，也是澳大利亚核科学与工程研究所 (AINSE) 早期职业资助的获得者，他领导了 ANSTO-UTS 合作实验，这是澳大利亚首次此类实验。

该项研究发表在《皇家化学会志进展》上，并随后在《中子新闻》的一篇文章中重点介绍。

Pradeepkumar 博士说：“独特的高温中子反射法使我们能够深入了解 3C-SiC/Si 基板上的合金介导外延石墨烯合成，揭示了用于纳米电子和纳米光子应用的二维材料优化的新途径。”

两位 ANSTO 科学家 David Cortie 博士和 Anton Le Brun 博士通过将熔炉与 Spatz 结合起来，推动了 ANSTO 的研究。

中子散射样品环境和科学操作团队通过将炉子集成到 Spatz 上并制造特殊的样品架来支持该过程。这两者对于实验的成功都至关重要。

“据我们所知，这是有史以来记录的最高温度中子反射研究，而且在国际上是一种相对独特的能力，”勒布伦博士说。

“这是霍尔特和同事在 20 世纪 90 年代末在英国 ISIS 脉冲中子源所做的一些开创性工作的延续。”

Spatz 仪器从柏林 HZB 转移并于 2020 年在中心进行配置。该仪器的大型开放式特性使其能够容纳一系列更大的样本环境。

科蒂博士说：“我对高温反射测量工作的新机会感到非常兴奋。”

“这项技术将首次允许利用中子反射法研究一系列重要的薄膜过程，从而揭示许多其他探测器无法发现的纳米级见解。澳大利亚中子散射中心已经开展了许多相关的薄膜研究。”

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