釜山国立大学研究人员开发无腐蚀铜薄膜

铜是电子行业最常用的金属，但其寿命受到不必要的腐蚀(即铜表面的氧化)的限制。现在，来自釜山国立大学，成均馆大学和密西西比州立大学的科学家已经开发出一种新方法来制造具有半永久性抗氧化性的原子平坦单晶铜薄膜，并揭示了铜氧化背后的机制。

铜(Cu)由于其优异的导电性以及其他有价值的物理特性(例如将铜拉入细线的能力)对我们的日常生活至关重要。铜是电子、半导体和电光学行业的核心金属。但其表面的氧化和不必要的腐蚀会限制Cu的使用寿命并增加其电阻。现在，由釜山国立大学的Se-Young Jeong教授领导的一组研究人员已经开发出一种制造抗氧化铜薄膜的方法。“抗氧化铜可能会取代半导体器件中的黄金，这将有助于降低成本。抗氧化铜还可以减少电力消耗，并延长纳米电路器件的使用寿命，“Jeong教授说。该研究已发表在《自然》杂志上。

以前的研究表明，铜氧化是由于铜表面的微观“多步”而发生的。这些步骤提供了Cu adatoms(吸附原子)的来源，它们与氧相互作用并为氧化物生长提供了场所。这就是为什么单晶铜具有抗氧化性的原因。“我们使用一种称为原子溅射外延的方法来生长紧密协调的扁平单晶铜膜。通过使用降噪系统来降低电气和机械噪音，我们能够保持Cu表面几乎无缺陷，并制造原子平坦的薄膜，“Jeong教授解释道。

然后，研究小组使用高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)来研究Cu薄膜。他们发现胶片在[111]方向上生长，并且具有几乎平坦的表面，偶尔有单原子步骤。然后，他们将单晶Cu(111)薄膜(SCCFs)与其他表面粗糙度的Cu薄膜进行了比较，发现与其他薄膜不同，短链氯化石蜡具有抗氧化性，即氧气很难穿透单原子台阶边缘。

然后，研究人员使用基于“密度泛函理论”的Cu氧化微观模型来研究SCCF如何与氧气相互作用。他们发现，一旦其表面的50%被氧原子覆盖，SCCF的表面就受到氧气本身的保护。SCCF上氧原子的额外吸收被它们自己产生的高能量势垒所抑制。

"我们研究的新颖之处在于实现原子平坦的表面，即在原子水平上平坦的表面，以及阐明超平坦金属的抗氧化机制，“Jeong教授总结道。

这项研究的结果不仅对电子和半导体行业做出了重大贡献，而且对保护无价的青铜雕塑免受损害也有很大帮助。

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