新华社沉阳11月15日电（记者王莹）近日，中国科学院金属研究所沉阳国家材料科学研究中心胡伟金研究员团队与合作者研发出升温和降温速率高达每秒1000摄氏度的热处理“闪速退火”工艺，成功制备了晶圆级高性能储能薄膜。相关成果于11月15日凌晨发表在《Science Advances》杂志上，为制造下一代高性能储能电容器器件开辟了新途径。科学家表示，一种称为介电储能电容器的元件在脉冲激光器和新能源汽车等应用中使用的电力电子设备中非常重要。它可以快速加载和放电，具有非常高的性能，并且非常耐用。但科学家面临的挑战是如何使这些电容器能够能够承受从零度以下到灼热温度的极端温度，并且易于批量生产，同时保持强大的能量存储能力。在这项研究中，研究人员利用“闪速退火”工艺，只需一秒钟就能在硅晶片上形成一种松弛的反铁电薄膜，称为锆酸铅。报道称，该工艺技术可以在室温下高温“冻结”材料的特殊结构，形成尺寸小于3纳米的纳米级微区。这些小型结构是复杂的迷宫，可诱导松弛的反铁电行为，是实现高效能量存储的关键。同时，“瞬间退火”使薄膜的“纹理”更加致密、均匀，有效阻挡挥发性铅元素，减少源材料缺陷，显着降低漏电流。采用该工艺制造的薄膜电容器表现出优异的环境适应性ty。实验表明，即使经过-196摄氏度（液氮的温度）的极冷循环和高达400摄氏度的极端热循环，储能密度和效率的下降也非常微弱（小于3%）。这意味着它无论在寒冷的太空还是在地下石油和天然气勘探井中都可以稳定可靠地运行。现在，研究人员已初步成功一步制造出高性能膜，为芯片级集成储能提供了具有工业潜力的解决方案。