脉冲激光合成介孔金属硫化物薄膜
材料科学
2025-08-26 v1 等离子体物理
摘要
在氩气背景下利用KrF脉冲激光沉积(PLD)方法生长了金属硫化物 -FeSe 的介孔薄膜。在 100 mTorr 时，阀控增强式charge-coupled设备成像和离子探针测量显示，负责晶体生长的等离子体柱初期由三个组成部分构成，具有不同的膨胀速度。等离子体柱与基片加热器以及 ablation 靶之间的相互作用导致复杂的动力学，包括带电前沿在基片与靶之间反弹，以及柱内部较慢运动物种的碰撞。薄膜生长主要由动能小于或等于 0.5 eV/atom 的物种主导。X射线反射率和原子力显微镜显示，在基片温度为 350</sup>C、激光能密度为 1.0 J cm、斑面积为 7.5 mm 的环境下生长的薄膜形成了 15% 孔隙率、孔径小于 100 nm 的多孔框架。X射线衍射表明，这些多孔薄膜相对于基片具有单晶取向，可能通过气相分子簇或非常小的纳米颗粒的取向黏附生长，与从原子构件在真空薄膜中的常规单晶生长不同。介孔薄膜的横向取向为 -FeSe[100][110]MgO，归因于在 MgO 基片上预形成晶粒的软着陆，其中 -FeSe 的伸出 Se 行与 MgO 表面的凹凸排列。本工作表明，通过 PLD 在惰性气体背景下生长电催化材料候选物，可能允许形成具有单一晶体取向的多孔框架，以暴露特定晶面进行电化学反应和活性位点工程。
引用
@article{arxiv.2508.17443,
title = {Pulsed laser synthesis of mesoporous metal chalcogenide thin films},
author = {Dorien E. Carpenter and Zahra Nasiri and Nithesh R. Palagiri and Kamron L. Strickland and Sumner B. Harris and David B. Geohegan and Renato P. Camata},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.17443},
year = {2025}
}