近日，我院张国君教授领衔的钼合金材料研发与应用创新团队与金钼股份联合研究团队在钼合金薄膜制备与应用研究方面取得突破性进展，研究成果在材料领域国际权威期刊《Scripta Materialia》在线发表。该研究首次揭示了铼（Re）元素对钼基薄膜高温稳定性及导电性能的卓越提升作用，为新一代高性能电子器件开发提供了关键材料解决方案。西安理工大学材料学院为论文第一完成单位，我院青年教师张家晨为论文第一作者，张国君教授为通讯作者。本研究工作得到国家自然科学基金（52401167）、陕西省重点研发计划（2024JC-YBQN-0412）等资助，相关技术已申请专利保护。文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359646225001988

【核心发现】

研究团队通过磁控溅射技术制备了Mo-Ta-Re与Mo-Ta-Ni两种合金薄膜，发现：

1. 革命性导电提升：含铼薄膜电阻率较含镍薄膜降低47%（95 vs. 181 Ohm·nm），经700℃退火后进一步降至82 Ohm·nm，获得了低电阻薄膜材料。

2. 高温稳定性突破：铼合金薄膜在700℃极端条件下保持结构完整性，而含镍薄膜因钽元素的选择性氧化导致电阻增加76%，出现分层失效，分层现象如图1所示。

图1.700°C退火Mo-Ta-Ni薄膜的TEM分析：(a)暗场TEM图像显示了薄膜的多层形貌和相应的EDS结果。(b) Ta-O层和(c) Mo-O层，(d)富Mo和富Ta层的HR-TEM图像及相应的HRTEM和EDS图。

1. 原子机制解密：通过密度泛函理论计算，揭示铼-钽原子间强d轨道杂化形成稳定金属键，而镍-钽存在排斥效应，从电子层面解释了性能差异，如图2所示。

图2.(a) BCC Mo基体中6个最近邻原子对，(b)包含54个原子的3 × 3 × 3 BCC Mo超包中Ta-Ni和Ta-Re对对应的结合能和形成能，(c) Mo-Ta-Ni的DOS态密度和(d) Mo-Ta-Re的态密度。

【应用前景】

"这项发现将直接推动显示屏、集成电路等高温电子器件的微型化发展。"通讯作者张家晨教授指出，"铼合金薄膜的高导电与抗高温退化特性，可显著提升TFT-LCD栅极、PCB线路等关键部件的可靠性和寿命。"

【技术突破】

研究团队创新性地采用：

• 多尺度表征技术（TKD、TEM-EDS）解析薄膜分层机制，如图3所示。

图3.Mo-Ta-Re薄膜的TKD表征

• 原位电阻测试揭示温度-性能演变规律

• 跨尺度模拟实现"原子设计-宏观性能"关联验证