žŁÀûŒ§

Materialanalytiskt laboratorium i Linköping

Fotograf: Olov Planthaber

Materialanalytiskt laboratorium i Linköping (MALL) är ett ledande laboratorium för materialutveckling, avancerad karaktärisering och prototypframställning av enheter vid Linköpings universitet.

Syntes i atomskala Àr integrerad med högprecisionsanalys och renrumstillverkning för att omvandla ambitiösa idéer till teknologier inom ett brett spektrum av omrÄden, inklusive kvant- och bredbandshalvledare, tunnfilmsoptik, energiomvandling och lagring samt nÀsta generations elektronik.
Ett cirka 2000 mÂČ stort ISO-klassificerat renrum Ă€r tĂ€tt sammanlĂ€nkat med omfattande laboratorier för bland annat tunnfilmsdeposition, mikroskopi, spektroskopi, diffraktion och spridning, yt- och kemisk analys, enhetstillverkning och elektrokemi. Mer Ă€n 200 instrument inom materialtillvĂ€xt, analys och tillverkning stöder arbetet.
Forskningen vid MALL Àr tillÀmpningsinspirerad grundforskning, med fokus pÄ att designa nya material pÄ atomnivÄ och förstÄ atomistiska processer under syntesen av nanostrukturer och tunna filmer, med mÄlet att möjliggöra material och processer som ger anvÀndbara egenskaper för samhÀllet. MALL verkar inom ett av Europas starkaste ekosystem för material vid LiU, dÀr flera forskargrupper samlas i en tvÀrvetenskaplig miljö, och erbjuder nationellt ledande bredd och kapacitet för materialinnovation. Samarbetet Àr globalt till sin natur och omfattar universitet, företag och storskaliga forskningsinfrastrukturer vÀrlden över, inklusive synkrotron- och neutronkÀllor.


MALL i korthet

Medlemmar

Bild pÄ forskare som anvÀnde transmissionelektronmikroskop

Fotograf: Olov Planthaber
Personal: Cirka 150 seniora forskare och omkring 70 doktorander arbetar inom forskningsgrupper som Tunnfilmsfysik, Halvledarmaterial, Materialdesign, MolekylÀr ytfysik och nanovetenskap, Nanostrukturerade material, Nanodesign, Plasma- och ytteknik, Elektroniska och fotoniska material, Sensor- och aktuatursystem, Teoretisk fysik samt Biofysik och bioteknik.

‱ TilltrĂ€de och utbildning:
Vi erbjuder öppen tillgÄng med specialiststöd och strukturerad anvÀndarutbildning.

‱ Samarbete:
Vi samarbetar globalt med universitet, forskningsinstitut, industri och storskaliga forskningsinfrastrukturer.

Infrastruktur

Bild pÄ Focused Ion Beam system (FIB)

Focused Ion Beam system (FIB)
Anläggningar: Vi driver ett 2 000 m² stort ISO-klassificerat renrum med integrerade laboratorier för materialtillväxt och analys.

• Integrerade funktioner:
Vår instrumentpark stöder tunnfilmsdeposition, mikroskopi, spektroskopi, diffraktion och spridning, yt- och kemisk analys, enhetstillverkning samt elektrokemi.

• Instrument:
Forskare har tillgång till över 200 instrument för materialtillväxt, karakterisering, mikro-/nanotillverkning och prototypframställning av enheter.

• Nya investeringar:
Nya funktioner inkluderar ett fokuserat jonsystem (FIB), avancerat svepelektronmikroskop (SEM) med cirka 1 nm upplösning, röntgendiffraktion (XRD) med mikrostråle och GISAXS-funktion samt femtosekundslaserspektroskopi.

Resultat

Forskare hÄller en lysande glasplatta i pincett.

Fotograf: Olov Planthaber
Muyi Zhang
Forskningsresultat: Vi publicerar cirka 350 vetenskapliga artiklar per år i tidskrifter med hög genomslagskraft, med en citeringsbas på omkring 27 500 (2024).

• Finansiering och omsättning:
Vår årliga forskningsomsättning är cirka 300 miljoner kronor.

• Rankning:
Inom materialvetenskap rankas Linköpings universitet konsekvent bland de ledande universiteten – högst i Sverige, bland de tio främsta i Europa och inom topp 100 i världen.

Nyheter

En kristall som sitter pÄ en svart duk.

Kvantbitar skapas med oväntade material

För första gången har forskare visat att egenskaper hos materialfamiljen perovskiter kan användas för att skapa så kallade kvantbitar. Fynden banar väg för billigare material i framtidens kvantdatorer.

Gatuskylt som pekar mot sjukhus framför en hög byggnad.

Patientbeslut, hjärnstimulering och mindre antibiotika får stöd

För första gången har Linköpings universitets Jubileumsstiftelse utlyst medel till forskningsprojekt. Temat för utlysningen är ”Framtida kliv för bättre hälsa” och tre forskare får stöd för tvärvetenskapliga projekt inom medicin.

En man som arbetar pÄ en maskin i ett labb.

AI-boostad elektronisk näsa hittar äggstockscancer

Med hjälp av maskininlärning kan en elektronisk näsa ”lukta sig” fram till tidiga tecken på äggstockscancer i blodet. Metoden är precis och enligt LiU-forskarna bakom studien skulle den på sikt kunna användas för att hitta många olika cancerformer.

Urban Forsberg.

Akademi och industri krokar arm för Europas halvledartillverkning

LiU har fördjupat forskningssamarbetet med tyska SGL Carbon med målet att på sikt stärka europeisk halvledartillverkning. Tillsammans har man utvecklat en specialutformad CVD-maskin där bättre metoder för att belägga grafit ska utvecklas.

LiU-forskare på listan över världens mest citerade

Forskare från LiU tar plats bland världens mest inflytelserika. Clarivate har återigen listat dem som tillhör den översta procenten mest citerade i sina forskningsfält.

Per Persson framför Ångströmhuset.

Nationell infrastruktur för forskning säkrar finansiering

Den nationella forskningsinfrastrukturen för avancerad elektronmikroskopi, ARTEMI, säkrar finansiering från VR i ytterligare två år. Infrastrukturen är avgörande för avancerad forskning inom bland annat materialvetenskap, oorganisk kemi och fysik.

Forskning

Explore our ongoing research

Competitive co-diffusion for conformal CVD

Xe added as an inert diffusion additive during B₄C CVD (from TEB) raises step coverage from 0.71 to 0.97 in 10:1 aspect ratio trenches, while preserving film composition and density. Conformal penetration is also achieved in lateral high-aspect-ratio features (≥50:1). A heavier background gas likely modifies precursor transport and promotes desorption of intermediates, providing a simple handle to tune conformality in demanding geometries.

Heavy-gas–assisted superconformal ALD 

Using a heavy inert diffusion additive for superconformal atomic layer deposition where Kr is added to the ALD process for AlN from TMA and NH3 modifies the precursor distribution in recessed features and enhances film deposition at the bottom of the trenches. Step coverage in an 18:1 aspect ratio feature increased from 1 to 1.6. Five hundred ALD cycles render 24 nm at the top surface and 39 nm at the bottom of the trench. The heavier Kr promotes the diffusion of the lighter NH3 down the trenches and could enhance the surface desorption which results in a lower GPC at the trench openings. XPS shows that the material quality is not changed when going deep inside the feature. The approach is applicable to many ALD processes.

Carbon-driven polytype control in epitaxial BN

Boron nitride is a promising two-dimensional material and a potential wide-bandgap semiconductor. CVD with organoboranes (TEB, TMB) yields h-BN that nucleates epitaxially (~4 nm) before a polytype transition to r-BN, evolving into less ordered turbostratic BN, or terminating by amorphous carbon. High resolution TEM and EELS show that carbon originating from the precursors deposits on the epitaxially growing h-BN surface and leads to polytype transition or complete surface poisoning with carbon terminating BN growth. The results question the use of organoboranes for CVD of high-quality epitaxial BN films and the polytype stability of h-BN on carbon-rich substrates such as graphene.

MXenes: synthesis, properties, and integration

Two-dimensional carbides and nitrides (MXenes) offer tunable electronic, optical, mechanical, and electrochemical properties for applications including energy storage, electromagnetic interference shielding, wireless antennas, sensing, and medicine. Vapor phase synthesis is needed for integration on chips using current microfabrication device technology and large scale environmentally friendly synthesis methods are key for wide use in future additive manufacturing technologies. Discovery of new MXenes and combination with other materials in two dimensional heterostructures will enable new properties and expand use in flexible devices actuators optical lenses artificial memory devices and quantum computing.

Towards wafer-scale “goldene” (single-atom Au)

Free-standing, one-atom-thick Au sheets produced from Au-intercalated MAX phases exhibit predicted graphene-like conductivity, strong flexibility, and corrosion resistance, enabling ultra-fine traces, stretchable interconnects, and drastically reduced Au consumption in electronics. Ongoing work targets wafer-size synthesis, property testing, and device fabrication.

Nano engineering for next-generation thin-film neutron optics

Sub-nanometer control of multilayers improves performance of key neutron-optical elements. ÂčÂčB₄C incorporation into Fe/Si multilayers enables higher reflectivity, improved polarization, reduced diffuse scattering, and lower roughness correlation. Adding 11B4C in Ni/Ti multilayers reduces interface widths from ~0.7 nm to ~0.3 nm and supports high-m waveguide designs. CrBₓ/TiBá”§ superlattices show single-crystal quality with ~monolayer interface widths, targeting high-reflectivity Fermi choppers. Low-temperature CVD yields fully conformal 10BxC at 450 °C with B/C > 4 for solid-state neutron-detector concepts, supporting instrument layouts that deliver higher neutron flux to samples.

Defects in silicon carbide for quantum spintronics

Single silicon vacancies and divacancies in 4H-/6H-SiC act as room-temperature spin qubits with long coherence times and optical addressability near telecom wavelengths. Charge-state control in p-i-n diodes, implantation into nanophotonic waveguides, and deterministic coupling to nearby nuclear spins enable initialization, coherent control, and entanglement of multi-spin registers. Wafer-scale material quality and mature nanofabrication provide a platform for quantum sensing and information devices based on stable color centers.

Magnetron sputter epitaxy of nitride semiconductor nanostructures

Ultrahigh-vacuum magnetron sputter epitaxy produces high-purity GaN and InAlN nanostructures. Straight, diameter-controlled nanorods, inclined and curved rods, nanochevrons, and chiral nanospirals. Diffusion-induced growth links rod length to inverse diameter and temperature, enabling geometry control for photonics, gas sensing, and high-power/optoelectronic devices. Arrays provide large junction area, low defect density, minimal substrate coupling, and periodic order for photonic engineering, including Fabry–PĂ©rot-type nanocavity lasing and chiral nanophotonic responses.

Bioresponsive materials

Bioresponsive materials are designed to interact dynamically with their biological environment, enabling controlled therapeutic release and real-time diagnostic feedback. By integrating stimuli-responsive components, such as peptides, enzymes, or redox-active elements, into soft material matrices like hydrogels, nanocellulose, or liposomes, these systems can sense biochemical cues and respond through structural or functional changes. Such adaptive materials allow localized delivery of antimicrobial or anticancer agents, modulation of degradation and mechanical properties, and optical or colorimetric readouts of biological activity. This convergence of responsive chemistry, therapeutic functionality, and diagnostic capability defines a new generation of precision biomaterials for wound care, drug delivery, and regenerative medicine.

Emerging Optoelectronic Devices

We are investigating two promising classes of materials—organic semiconductors and metal halide perovskites—that have the potential to revolutionize technologies such as solar panels, LED lighting, lasers, and sensors. Organic semiconductors are composed of carbon-based molecules. They are lightweight, flexible, and can be manufactured using straightforward, solution-based techniques. Metal halide perovskites, on the other hand, are crystalline materials known for their exceptional light absorption and efficient charge transport. These materials can be tuned to emit different colors and exhibit a remarkable tolerance to defects. While both material systems show great promise, several challenges remain. For example, we need improved methods for forming uniform thin films, minimizing defects, and enhancing stability under exposure to moisture, light, and electrical stress. Additionally, there is a growing emphasis on adopting environmentally sustainable fabrication approaches, developing scalable recycling strategies, and evaluating the full life cycle of these devices. Our research focuses on developing innovative strategies and deepening our understanding of these materials to address these challenges and advance device performance.

Infrastruktur

MALL Àr nÀra integrerat med storskaliga forskningsinfrastrukturer. I Sverige anvÀnder vi ARTEMI, den nationella infrastrukturen för avancerad elektronmikroskopi, som kopplar samman ledande mikroskopinoder och erbjuder samordnad tillgÄng till toppmoderna mikroskop och expertis.

Vi anvÀnder Àven NAISS för högpresterande berÀkningar, AI och datatjÀnster som stödjer materialsimuleringar, analyser och FAIR-data, med vÀrdskap vid Linköpings universitet.

För synkrotronbaserade röntgenstudier samarbetar vi med MAX IV, Sveriges nationella synkrotronlaboratorium, samt med CeXS, som Àr den akademiska vÀrden för den svenska strÄlröret för materialvetenskap vid PETRA III. Genom CeXS fÄr svenska anvÀndare tillgÄng till alla strÄlrör som drivs av DESY vid PETRA III, och Linköpings universitet Àr medvÀrd för strÄlröret och en central partner i centret.

Internationellt Àr vÄra forskare frekventa anvÀndare av synkrotron- och neutronanlÀggningar vÀrlden över, exempelvis PETRA III, ESRF och Diamond för röntgen, samt ISIS, ILL, PSI och den kommande ESS för neutroner.

Organisation

I Linköping bedrivs materialforskning i ett antal olika konstelationer. Det finns avdelningar som bildades redan nÀr Linköpings universitet var nytt, pÄ 60-talet, och helt nystartade grupperingar. Tillsammans samarbetar de ofta över grÀnserna i strategiska forskningsomrÄden (AFM), profilomrÄden (LSX och MATTER) eller i mindre samarbeten.


Avdelningen Elektroniska och fotoniska material (EFM)

Forskning inom vår avdelning fokuserar på utveckling av organisk elektronik för energiomvandling och lagring.

Ett ljusgrönt tunt ark sÀnks ner i vatten.

Halvledarmaterial (HALV)

Halvledarmaterialavdelningen bedriver forskning och utveckling av nya material för ny elektronik med fokus på kiselkarbid, III-nitrider och grafen för grundläggande och applikationsmotiverade frågor av intresse för svensk och europeisk industri.

Gruppbild

Pedersengruppen

I Henrik Pedersens forskargrupp vid Linköpings universitet arbetar vi med CVD (chemical vapour deposition) med målet att utveckla bättre CVD-processer för primärt, elektroniskt viktiga material.

Kontakt

Finansiering och partners

Forskningen vid MALL stöds av en bred mix av nationella och europeiska forskningsfinansiĂ€rer. Den grundlĂ€ggande finansieringen kommer frĂ„n VetenskapsrĂ„det (VR), Stiftelsen för Strategisk Forskning (SSF), Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse (KAW) – inklusive det nationella WISE-programmet – Vinnova, Strategiska forskningsomrĂ„det i avancerade funktionella material (AFM vid LiU) samt Europeiska unionen.

Vi deltar ocksÄ i större forskningsinitiativ sÄsom VR Linnaeus Centre och Vinnova VINNEX-program, och har erhÄllit prestigefyllda bidrag frÄn European Research Council (ERC), inklusive ett ERC Advanced Grant.

Tillsammans möjliggör dessa finansiÀrer lÄngsiktig materialforskning, kompetensutveckling och investeringar i strategisk utrustning som driver materialvetenskapen framÄt vid MALL.

Publikationer

2026

Filip Genander (2026)
Pratyush Ghosh, Jeroen Royakkers, Giacomo Londi, Samuele Giannini, Rakesh Arul, Alexander Gillett, Scott T. Keene, Szymon J. Zelewski, David Beljonne, Hugo Bronstein, Akshay Rao (2026) Nature Communications, Vol. 17, Artikel 2165 (Artikel i tidskrift)
Babak Bakhit, Xiao Xie, Simon M. Fairclough, Atif Jan, Ingemar Persson, Giuliana Di Martino, Bonan Zhu, Caterina Ducati, Quanxi Jia, Bilge Yildiz, Andrew J. Flewitt, Judith L. MacManus-Driscoll (2026) Science Advances, Vol. 12, Artikel eaec2324 (Artikel i tidskrift)
Preston Sorensen, Alyssa Mock, Megan Stokey, Ufuk Kilic, Akhil Mauze, Yuewei Zhang, James Speck, Zbigniew Galazka, Vanya Darakchieva, Mathias Schubert (2026) Applied Physics Letters, Vol. 128, Artikel 122104 (Artikel i tidskrift)
Yatao Zou, Yuting Xu, Feng Gao, Weidong Xu (2026) NATURE REVIEWS MATERIALS (Artikel, forskningsöversikt)
N. S. Garigapati, A. Logotheti, B. So, J. Malm, P. Prystawko, I. Grzegory, M. Nawaz, M. Bjork, Vanya Darakchieva, E. Lind (2026) Applied Physics Letters, Vol. 128, Artikel 112109 (Artikel i tidskrift)
Binbin Xin, Arnaud Le Febvrier, Shu Xiao, Changlin Yu, Biplab Paul, Per Eklund (2026) Materials & design, Vol. 264, Artikel 115820 (Artikel i tidskrift)
Wencai Ren, Peter Boggild, Joan Redwing, Kostya S. Novoselov, Luzhao Sun, Yue Qi, Kaicheng Jia, Zhongfan Liu, Oliver Burton, Jack Alexander-Webber, Stephan Hofmann, Yang Cao, Yu Long, Quan-Hong Yang, Dan Li, Soo Ho Choi, Ki Kang Kim, Young Hee Lee, Mian Li, Qing Huang, Yury Gogotsi, Nicholas Clark, Amy Carl, Roman Gorbachev, Thomas Olsen, Johanna Rosén, Kristian Sommer Thygesen, Dmitri K. Efetov, Bjarke S. Jessen, Matthew Yankowitz, Julien Barrier, Roshan Krishna Kumar, Frank H. L. Koppens, Hui Deng, Xiaoqin Li, Siyuan Dai, D. N. Basov, Xinran Wang, Saptarshi Das, Xiangfeng Duan, Zhihao Yu, Markus Borsch, Andrea C. Ferrari, Rupert Huber, Mackillo Kira, Fengnian Xia, Xiao Wang, Zhong-Shuai Wu, Xinliang Feng, Patrice Simon, Hui-Ming Cheng, Bilu Liu, Yi Xie, Wanqin Jin, Rahul Raveendran Nair, Yan Xu, Qing Zhang, Ajit K. Katiyar, Jong-Hyun Ahn, Igor Aharonovich, Mark C. Hersam, Stephan Roche, Qilin Hua, Guozhen Shen, Tianling Ren, Hao-Bin Zhang, Chong Min Koo, Nikhil Koratkar, Vittorio Pellegrini, Robert J. Young, Bill Qu, Max Lemme, Andrew J. Pollard (2026) 2D Materials, Vol. 13, Artikel 021501 (Artikel, forskningsöversikt)
Eisha Zulfiqar, Talha Zulfiqar, Sirag Ahmed, Ghulam Abbas Gilani, Syed Muhammad Alay-e-Abbas (2026) Surfaces and Interfaces, Vol. 87, Artikel 108910 (Artikel i tidskrift)
Ruichen Yi, Zhijie Hu, Jia Zhang, Feng-Yu You, Tiankai Zhang, Bo Ma, Guangrui Zhu, Chunqin Zhu, Shaobo Liu, Xianxi Yu, Wen Feng, Yuan Pei, Anran Yu, Yiqiang Zhan, Weiwei Li, Jiajun Qin, Xiaoyuan Hou (2026) MATERIALS FUTURES, Vol. 5, Artikel 025105 (Artikel i tidskrift)