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Video Abstract:厘米尺度尖晶石氧化物薄膜的外延剥离

        为了实现特定的功能,固体材料往往需要具有高度的有序性。在诸多有序状态中,单晶具有最高的有序度,其往往也意味着更优秀的性能特性。如果能够将单晶材料应用在可穿戴电子设备尤其是磁电设备中,其独特的性质将有可能会大放异彩,实现一些进步的甚至全新的功能。然而想要同时得到单晶材料的柔性并保证其原本的优秀性能并非易事,需要相对复杂的手段来将固体材料与柔性衬底结合在一起。

        西安交通大学微电子学院的刘明副教授和材料学院的马春蕊教授及其合作者报道了一种改进的湿法剥离并转移的方法成功的将高质量近似单晶的外延尖晶石薄膜转移到了柔性的聚酰亚胺(PI)衬底上。该研究成果以communication形式发表在材料学期刊Advanced Materials上


   该文章报道了三种不同的转移外延薄膜的方法,全都是基于用酸性溶液刻蚀掉SrTiO3单晶基片和尖晶石LiFe5O8外延薄膜之间的缓冲层。而转移薄膜的最终质量主要取决于三种方法中最初准备工作的不用。

        在第一种方法中,LiFe5O8样品先进行了保护层的旋涂,酸性溶液的刻蚀和保护层的去除过程。接下来只需要将PI衬底置于盛有去离子水的容器底部,将LiFe5O8样品小心浸没入水中,LiFe5O8层便会因为水的浮力自行与基片脱离。此时将容器内去离子水吸干,便能成功将LiFe5O8层转移至PI衬底。报道中运用该方法,研究人员得到了1cm尺度的裂纹较少的柔性单晶薄膜样品。

        而在最成功的方法中,研究人员直接将生长好的外延薄膜粘贴在了具有粘性的PI衬底上作为保护,并直接放入溶液中进行刻蚀。在经历48h的化学反应后,尖晶石薄膜得以与原本的SrTiO3单晶基片分离,并成功的转移在了聚酰亚胺衬底上。通过这种方法,研究人员实现了从6nm到300nm不同厚度的几乎无损的柔性薄膜。

        利用该转移方法得到的薄膜具有和转移前高度类似的结构特性和磁学性质。弯曲疲劳测试表明,该薄膜能够在上千次的弯曲中保持良好的表面形貌与磁学性质。即使在极大的弯曲角度下,在不同的正向与反向弯曲状态下,该薄膜的仍旧保持着较为稳定的磁学性质,有望应用于未来的柔性电子器件。文章作者:Lvkang Shen, Liang Wu, Quan Sheng, Chunrui Ma*,Yong Zhang, Lu Lu, Ji Ma, Jing Ma, Jihong Bian, Yaodong Yang, Aiping Chen, Xiaoli Lu, Ming Liu*, Hong Wang, Chun-Lin Jia。更多有关内容可通过访问Advanced Materials获取该文章相关信息。文章链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702411/full


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