日本工學院大學應用物理學科山口智廣教授團隊成功開發(fā)出一種以水溶液霧化為介質(zhì)的低溫、低成本、大面積氮化銅（Cu?N）薄膜制備技術。該技術不依賴高真空環(huán)境，成膜溫度顯著低于傳統(tǒng)濺射（sputtering）或分子束外延（MBE），且前驅(qū)體由銅粉、氨水與乙酰丙酮（Hacac）配制而成，原料易得、配制簡便，適合中試放大與產(chǎn)線兼容性導入。

技術核心在于‘絡合結構調(diào)控型Mist CVD’：通過Hacac對銅-氨絡合物的配位穩(wěn)定性進行定向設計，抑制霧化過程中銅離子水解與氧化副反應，使霧滴在基板表面熱分解后能原位生成高純度、低氧含量的Cu?N晶相。實驗表明，在<200℃基板溫度下即可獲得厚度均勻性優(yōu)于±5%（10 cm×10 cm面積）、XRD衍射峰半高寬（FWHM）<0.3°的單相Cu?N薄膜，氮/銅原子比穩(wěn)定在2.9–3.0區(qū)間，滿足半導體級功能薄膜對化學計量比的嚴苛要求。

氮化銅（Cu?N）是一種窄帶隙（~1.7 eV）、高電子遷移率（理論值>100 cm2/V·s）、低功函數(shù)（~4.2 eV）的功能材料，在低溫晶體管溝道層、銅互連阻擋層、光電探測器吸收層及鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的空穴傳輸界面層等領域具有明確應用路徑。當前產(chǎn)業(yè)界主要依賴真空濺射法制備，設備投資高（單臺PVD設備超千萬元人民幣）、靶材利用率低（<40%）、成膜速率慢（通常<1 nm/s），且難以適配柔性基板或卷對卷（R2R）工藝。本技術突破了真空依賴瓶頸，理論上可直接嫁接至現(xiàn)有涂布/噴霧干燥產(chǎn)線，對ITO玻璃、聚酰亞胺（PI）、不銹鋼箔等多類基板均表現(xiàn)出良好附著力與熱穩(wěn)定性。

從供應鏈視角看，該技術大幅降低上游材料門檻——銅粉（國產(chǎn)電解銅粉即可滿足純度≥99.9%）、氨水（工業(yè)級25–28%濃度）、Hacac（國內(nèi)試劑廠商如阿拉丁、麥克林常年現(xiàn)貨供應，噸級采購價約￥8–12萬元）均為成熟大宗化學品，無貴金屬或稀有元素依賴；中游設備端無需改造高真空系統(tǒng)，僅需集成霧化噴嘴、溫控載臺與惰性氣氛腔體，國產(chǎn)CVD輔助設備廠商（如北方華創(chuàng)、拓荊科技的衍生型噴霧平臺）已具備模塊化集成能力；下游應用驗證環(huán)節(jié)需重點關注薄膜在濕熱老化（85℃/85%RH）與偏壓應力下的相穩(wěn)定性，因Cu?N在含水環(huán)境中存在緩慢水解傾向，實際器件封裝需強化阻水層設計。

日本作為全球功能性薄膜材料研發(fā)高地，其高校技術轉化機制高度聚焦‘可制造性前置’——JST（日本科學技術振興機構）主導的新技術說明會并非單純成果發(fā)布，而是面向企業(yè)開放工藝參數(shù)包（含前驅(qū)體配比窗口、霧化粒徑分布要求、基板升溫斜率建議等）、提供小批量薄膜樣品代工服務，并同步啟動專利布局（特愿2026-060645已提交）。對中國電子材料制造商而言，該技術提示兩條務實路徑：一是聯(lián)合國內(nèi)高校開展霧化CVD設備適配性測試，優(yōu)先切入柔性傳感器電極、低成本光伏界面層等對成本敏感、認證周期短的應用場景；二是關注日本合作方后續(xù)是否開放前驅(qū)體配方授權，規(guī)避自主開發(fā)絡合體系的重復試錯成本。

產(chǎn)業(yè)化落地的關鍵制約不在原理驗證，而在于霧化液滴在大面積基板上的沉積均勻性控制與批次間重復性保障——這取決于噴嘴陣列設計、載氣流場模擬精度及在線膜厚監(jiān)控能力，需依托精密流體力學建模與閉環(huán)反饋系統(tǒng)，非簡單工藝復制可達成。