Syntes i atomskala är integrerad med högprecisionsanalys och renrumstillverkning för att omvandla ambitiösa idéer till teknologier inom ett brett spektrum av områden, inklusive kvant- och bredbandshalvledare, tunnfilmsoptik, energiomvandling och lagring samt nästa generations elektronik.
Ett cirka 2000 m² stort ISO-klassificerat renrum är tätt sammanlänkat med omfattande laboratorier för bland annat tunnfilmsdeposition, mikroskopi, spektroskopi, diffraktion och spridning, yt- och kemisk analys, enhetstillverkning och elektrokemi. Mer än 200 instrument inom materialtillväxt, analys och tillverkning stöder arbetet.
Forskningen vid MALL är tillämpningsinspirerad grundforskning, med fokus på att designa nya material på atomnivå och förstå atomistiska processer under syntesen av nanostrukturer och tunna filmer, med målet att möjliggöra material och processer som ger användbara egenskaper för samhället. MALL verkar inom ett av Europas starkaste ekosystem för material vid LiU, där flera forskargrupper samlas i en tvärvetenskaplig miljö, och erbjuder nationellt ledande bredd och kapacitet för materialinnovation. Samarbetet är globalt till sin natur och omfattar universitet, företag och storskaliga forskningsinfrastrukturer världen över, inklusive synkrotron- och neutronkällor.
Materialanalytiskt laboratorium i Linköping
Materialanalytiskt laboratorium i Linköping (MALL) är ett ledande laboratorium för materialutveckling, avancerad karaktärisering och prototypframställning av enheter vid Linköpings universitet.
MALL i korthet
Medlemmar
Fotograf: Olov Planthaber
• Tillträde och utbildning: Vi erbjuder öppen tillgång med specialiststöd och strukturerad användarutbildning.
• Samarbete: Vi samarbetar globalt med universitet, forskningsinstitut, industri och storskaliga forskningsinfrastrukturer.
Infrastruktur
• 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
Fotograf: Olov Planthaber
• 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
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. ¹¹B₄C 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/TiBᵧ 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–Pérot-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 är nära integrerat med storskaliga forskningsinfrastrukturer. I Sverige använder vi ARTEMI, den nationella infrastrukturen för avancerad elektronmikroskopi, som kopplar samman ledande mikroskopinoder och erbjuder samordnad tillgång till toppmoderna mikroskop och expertis.
Vi använder även NAISS för högpresterande beräkningar, AI och datatjänster som stödjer materialsimuleringar, analyser och FAIR-data, med värdskap vid Linköpings universitet.
För synkrotronbaserade röntgenstudier samarbetar vi med MAX IV, Sveriges nationella synkrotronlaboratorium, samt med CeXS, som är den akademiska värden för den svenska strålröret för materialvetenskap vid PETRA III. Genom CeXS får svenska användare tillgång till alla strålrör som drivs av DESY vid PETRA III, och Linköpings universitet är medvärd för strålröret och en central partner i centret.
Internationellt är våra forskare frekventa användare av synkrotron- och neutronanläggningar världen 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 när Linköpings universitet var nytt, på 60-talet, och helt nystartade grupperingar. Tillsammans samarbetar de ofta över gränserna i strategiska forskningsområden (AFM), profilområden (LSX och MATTER) eller i mindre samarbeten.
Kontakt
Finansiering och partners
Forskningen vid MALL stöds av en bred mix av nationella och europeiska forskningsfinansiärer. Den grundläggande finansieringen kommer från Vetenskapsrådet (VR), Stiftelsen för Strategisk Forskning (SSF), Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse (KAW) – inklusive det nationella WISE-programmet – Vinnova, Strategiska forskningsområdet i avancerade funktionella material (AFM vid LiU) samt Europeiska unionen.
Vi deltar också i större forskningsinitiativ såsom VR Linnaeus Centre och Vinnova VINNEX-program, och har erhållit prestigefyllda bidrag från European Research Council (ERC), inklusive ett ERC Advanced Grant.
Tillsammans möjliggör dessa finansiärer långsiktig materialforskning, kompetensutveckling och investeringar i strategisk utrustning som driver materialvetenskapen framåt vid MALL.
Vi deltar också i större forskningsinitiativ såsom VR Linnaeus Centre och Vinnova VINNEX-program, och har erhållit prestigefyllda bidrag från European Research Council (ERC), inklusive ett ERC Advanced Grant.
Tillsammans möjliggör dessa finansiärer långsiktig materialforskning, kompetensutveckling och investeringar i strategisk utrustning som driver materialvetenskapen framåt vid MALL.
Publikationer
2026
Spin-dependent optical activity of the telecom range ClV center in SiC: a wavefunction theory analysis
npj Quantum Materials, Vol. 11, Artikel 62
(Artikel i tidskrift)
https://dx.doi.org/10.1038/s41535-026-00888-2
Co3O4 SUPPORTED WATER HYACINTH-BASED N-DOPED ACTIVATED CARBON COMPOSITES AS DUAL ELECTROCATALYSTS FOR OXYGEN AND HYDROGEN EVOLUTION
Bulletin of the Chemical Society of Ethiopia, Vol. 40, s. 1895-1910
(Artikel i tidskrift)
https://dx.doi.org/10.4314/bcse.v40i9.6
Chemically-fueled transient peptide hydrogel enabling programmable time-gated functions
Chemical Communications, Vol. 62
(Artikel i tidskrift)
https://dx.doi.org/10.1039/d6cc01962e
TICT caused quenching in organic semiconductors
Journal of Materials Chemistry C
(Artikel i tidskrift)
https://dx.doi.org/10.1039/d6tc00758a
Tailoring phase formation and mechanical properties of low-temperature-grown Al-rich CrAlWN films by selective metal-ion bombardment during high-power impulse magnetron sputtering
Materials & design, Vol. 268, Artikel 116454
(Artikel i tidskrift)
https://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2026.116454
Exploring the Structure and Chemistry of One-Dimensional and Two-Dimensional Lepidocrocite TiO2 at Atomic Resolution
Journal of the American Chemical Society, Vol. 148, s. 27562-27569
(Artikel i tidskrift)
https://dx.doi.org/10.1021/jacs.6c06220
Equilibrium vacancy concentrations and defect-driven homogeneity ranges in Ti-Al-C, Ti-Al-N, and Ti-Al-C-N MAX phases
Acta Materialia, Vol. 316, Artikel 122469
(Artikel i tidskrift)
https://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2026.122469
Unraveling the Electronic Structure of Silicon Vacancy Centers in 4H-SiC
Advanced Functional Materials, Vol. 36
(Artikel i tidskrift)
https://dx.doi.org/10.1002/adfm.76183
Textile muscle fibres innervated by ionofibres: connecting doped conducting polymers and ionogels via a plain weave
Smart materials and structures, Vol. 35, Artikel 075021
(Artikel i tidskrift)
https://dx.doi.org/10.1088/1361-665X/ae8349
Nano-scale Al redistribution at grain boundaries governs growth morphology in ß-(AlxGa1-x)2O3 on sapphire substrate via MOCVD
DISCOVER NANO, Vol. 21, Artikel 325
(Artikel i tidskrift)
https://dx.doi.org/10.1186/s11671-026-04753-w