固态镁金属电池通过使用镁金属负极以及用固态电解质替代易燃的液态电解质，可以提升电池的能量密度、安全性和稳定性。镁金属做负极的镁离子电池可以具有极高的理论体积能力密度。

最近，日本国立物质材料研究机构的Jin Su和Tohru Tsuruoka团队，利用原子层沉积技术结合双重氮气等离子体增强脉冲氮化过程，在低温条件下成功生长了氮掺杂的镁磷氧氮固态电解质(MgPON)。其中，低温条件下生长的镁磷氧氮固态电解质薄膜具有更高的离子电导率，揭示了原子层沉积过程中温度的变化对调控磷酸盐无定型基体中化学价态和化学键的重要性。为未来的氮化物原子层沉积技术的发展提供了指导意见，具有非常重要的意义。

现有的氮化物原子层沉积技术需要在高温条件下附加氮气等离子体，但是高温条件下的薄膜生长环境会引起电池正极和负极材料的相变和分解。虽然有研究指出低温条件下在氨气环境中可以实现氮掺杂的原子层沉积，但是同时增加地氨气后处理系统会显著的增加设备的成本和维护难度以及安全风险。然而极少量的氨气残余也会在薄膜产物中引入大量的杂质相。

该研究表明在低温条件下双重氮气等离子体脉冲过程在原子层沉积氮掺杂的磷酸盐固态电解质生长环境中具有非常重要的作用。原子层沉积技术生长的的镁磷氧氮固态电解质薄膜可以均匀而且紧密保型性的覆盖在具有高深宽比的三维结构图案的基板样品表面，从而可以作为界面保护层和润湿层应用在镁金属和锂金属固态电池界面。镁磷氧氮固体电解质具有无定型态特征，且固态薄膜材料本体非常致密属，没有晶粒和晶界存在。

氮化物镁磷氧氮固体电解质与磷氧化物镁磷氧固体电解质相比，其500度环境下的离子电导率提高了8倍。由于氮掺杂的镁磷氧氮固体电解质具有更强的P-N共价键，可以减弱镁和氧原子的相互作用力，从而在镁磷氧氮固体电解质本体内提供更大的空间和更多的离子迁移通道，从而促进了镁离子的高效迁移，而且氮元素的引入提高了镁磷氧氮固体电解质的热稳定性。低温条件生长的固态电解质薄膜在其磷酸盐无定型基体中显示出了包括P-N=P 和P-NP₂ 价键基团的更多样性的氮结合化学键特征。与之相比高温条件下生长的固态电解质薄膜则只具有P-NP₂ 价键基团。

因此，低温条件下生长的固态电解质薄膜可以显示出更高的离子电导率，从而表明在原子层沉积过程中温度的变化对调控磷酸盐无定型基体中化学价态和化学键的重要性。研究人员所提出的原子层沉积策略可以解决目前低温条件下原子层沉积氮掺杂的技术困境，不但能生长出本体均匀而且完全保型覆盖性的氮化物固态电解质，还可以应用在其他类型的氮掺杂原子层沉积材料中。