Croissance et transfert de films SrTiO3 autoportants ultrafins. une, Schéma d'un film avec une couche tampon SAO. b, La couche sacrificielle de SAO est dissoute dans l'eau pour libérer les films d'oxyde supérieurs avec le support mécanique du PDMS. c, De nouvelles hétérostructures et interfaces sont formées lorsque le film autoportant est transféré sur le substrat souhaité. ré, e, Images HAADF en coupe transversale (d) et à faible grossissement (e) résolues atomiquement d'un film STO autonome à deux cellules transféré sur une plaquette de silicium et une grille TEM en carbone trouée, respectivement. F, g, Images HAADF en coupe transversale (f) et à faible grossissement (g) à résolution atomique d'un film STO autonome représentatif à quatre cellules, montrant l'excellente flexibilité des films autoportants ultrafins. Crédit: La nature (2019). DOI :10.1038/s41586-019-1255-7
Une équipe de chercheurs de l'Université de Nanjing en Chine, l'Université du Nebraska et l'Université de Californie aux États-Unis ont trouvé un moyen de produire des films autonomes d'oxyde de pérovskite. Dans leur article publié dans la revue La nature , le groupe décrit le processus qu'ils ont développé et à quel point il a bien fonctionné lorsqu'il a été testé. Yorick Birkhölzer et Gertjan Koster de l'Université de Twente ont publié un article de News and Views sur le travail effectué par l'équipe dans le même numéro de revue.
Birkhölzer et Koster soulignent que de nombreux nouveaux matériaux sont fabriqués en allant à l'extrême, les rendant vraiment grands ou vraiment petits. Les rendre petits a conduit à de nombreuses découvertes récentes, ils notent, y compris une technique pour faire du graphène. Un domaine de recherche s'est concentré sur les moyens de produire des oxydes de métaux de transition dans un format plus mince. Cela a été lent, cependant, en raison de leur nature cristalline. Contrairement à certains matériaux, les oxydes de métaux de transition ne forment pas naturellement des couches avec une couche supérieure qui peut être décollée. Au lieu, ils se forment dans des structures 3-D fortement liées. À cause de ce, certains sur le terrain craignent qu'il ne soit jamais possible de les produire sous les formes souhaitées. Mais maintenant, les chercheurs avec ce nouvel effort ont trouvé un moyen de produire deux oxydes de métaux de transition (oxydes de pérovskite titanate de strontium et ferrite de bismuth) dans un format de film mince.
Le processus développé par les chercheurs consistait à utiliser l'épitaxie par faisceau moléculaire pour appliquer une couche tampon sur un substrat suivie d'une couche de pérovskite. Une fois le sandwich de matières réalisé, les chercheurs ont utilisé de l'eau pour dissoudre la couche tampon, permettant de retirer la pérovskite et de la placer sur d'autres substrats. Les chercheurs rapportent que leur processus a si bien fonctionné qu'ils ont pu extraire des films de pérovskite près de la limite théorique - une cellule carrée (avec des côtés d'environ 0,4 nanomètre).
« Grâce à notre fabrication réussie d'oxydes de pérovskite ultrafins jusqu'à la limite de la monocouche, nous avons créé une nouvelle classe de matériaux bidimensionnels, " dit Xiaoqing Pan, professeur de science et ingénierie des matériaux et Henry Samueli Endowed Chair in Engineering à l'UCI. « Étant donné que ces cristaux ont des effets fortement corrélés, nous prévoyons qu'ils présenteront des qualités similaires au graphène qui seront fondamentales pour les technologies de l'énergie et de l'information de prochaine génération. » Crédit :Xiaoqing Pan / UCI
Birkhölzer et Koster soulignent que le travail effectué par l'équipe combinée chinoise et américaine a démontré qu'il est possible de produire au moins certains oxydes de métaux de transition dans un format de film mince. Leurs recherches ont également apaisé les craintes qu'un tel film ne s'effondre, le rendant inutilisable.
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