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中国科大在氧化物电子学领域取得重要进展

2024/1/31 9:25:54 材料来源：科技日报、中科院之声

记者日前从中国科学技术大学获悉，该校吴文彬教授、王凌飞教授团队与西北大学司良教授团队合作，成功研发出一种广谱高效的新型超四方相水溶性牺牲层材料，该材料可用于制备多种高质量自支撑氧化物薄膜。研究成果日前以研究长文的形式发表在《科学》杂志上。

▲基于水溶性牺牲层的自支撑氧化物薄膜的剥离和转移过程示意图

自支撑氧化物薄膜是指一种去除衬底后依旧保持单晶特性的低维量子材料，兼具关联电子体系的多自由度耦合特性和二维材料的结构柔性。这类材料在开发超薄柔性电子器件方面表现出巨大的应用潜力。目前，国际上普遍使用的锶—铝—氧基水溶性牺牲层与目标氧化物薄膜之间不可避免的晶格失配和应力弛豫，会导致高密度界面缺陷的形成，显著影响自支撑氧化物薄膜的结晶性和完整性，并导致相应功能特性的退化。因此，如何抑制微裂纹的形成，获得大面积、高结晶性的自支撑氧化物薄膜，是推动这一研究领域进一步发展的关键科学问题。

针对上述问题，研究团队深入探索锶—铝—氧基水溶性牺牲层薄膜的激光分子束外延生长窗口，通过精细的薄膜生长控制，制成了这种新型水溶性牺牲层材料。系统的实验表征和第一性原理计算展现了该材料的诸多优异性质：首先，双轴应变下的新型水溶性牺牲层材料薄膜比目前已报道的同类自支撑薄膜样品大1—3个数量级，且其结晶性和功能性与单晶衬底上生长的高质量外延薄膜相当；其次，新型水溶性牺牲层材料薄膜制备工艺具有普适性，提升了自支撑氧化物薄膜的制备效率。

这项成果为制备高结晶性、大面积自支撑氧化物薄膜提供了一种高效且普适的实验手段，也为该领域的发展注入了新的动力，有望推动自支撑氧化物薄膜新奇量子物态的进一步发掘，提升这一体系在低维柔性电子学器件方面的应用潜力。审稿人评价：“对于（自支撑氧化物薄膜）这一正迅速发展的研究领域内的科学家们而言，这无疑是一个有趣的工作”“具有从多个方面对氧化物电子学领域形成广泛影响的潜力”。

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