Des chercheurs ont développé une nouvelle couche sacrificielle soluble dans l'eau, "super-tectragonale" Sr4 Al2 O7 (SAOT ), avec une large possibilité de réglage des constantes de réseau, qui peut être utilisée pour préparer une membrane d'oxyde autoportante de haute qualité. Leurs travaux sont publiés dans Science .
Une membrane d'oxyde autonome est un type de matériau quantique de basse dimension qui conserve ses propriétés monocristallines même après le retrait du substrat, possédant à la fois les propriétés couplées de plusieurs degrés de liberté dans les systèmes électroniques corrélés et la flexibilité structurelle des systèmes bidimensionnels. matériaux. Ses propriétés uniques telles que la superélasticité offrent le potentiel d'induire de nouveaux phénomènes d'origine quantique et de développer des dispositifs électroniques flexibles ultra-fins.
Cependant, la relaxation des contraintes d'ajustement entre la couche sacrificielle soluble dans l'eau et la membrane d'oxyde déclenche la formation de fissures à haute densité lors de l'exfoliation assistée par l'eau de la membrane d'oxyde autonome, compromettant la cristallinité et l'intégrité de la membrane d'oxyde autonome actuelle. Comment supprimer la formation de fissures et obtenir des membranes d'oxyde autoportantes de grande surface et hautement cristallines reste un défi.
Pour résoudre le problème, l'équipe a exploré la fenêtre de croissance du dépôt laser pulsé de la couche sacrificielle soluble dans l'eau à base de Sr-Al-O (SAO) et a découvert un Sr4 jusqu'alors inconnu. Al2 O7 film, qui présente des propriétés extraordinaires.
Le Sr4 à contrainte biaxiale Al2 O7 le film a une symétrie structurelle tétragonale, permettant une croissance cohérente d'ABO3 de haute qualité /SAOT hétérostructures épitaxiales, qui suppriment la formation de fissures lors de la libération assistée par l'eau et améliorent ainsi la cristallinité et l'intégrité de la membrane d'oxyde autonome.
L'équipe a également vérifié l'effet exfoliant des films d'oxyde de pérovskite avec une large plage de constantes de réseau (3,85 à 4,04 Å) et a révélé que les zones sans fissures de la membrane d'oxyde autonome étaient libérées par le Sr4 Al2 O7 La couche sacrificielle peut atteindre une échelle de quelques millimètres, soit 1 à 3 ordres de grandeur plus grande que la précédente membrane d'oxyde autoportante. De plus, la cristallinité et les fonctionnalités de la membrane d'oxyde autonome de l'équipe sont comparables à celles des membranes épitaxiales cultivées sur des substrats monocristallins.
De plus, l'équipe a découvert que la structure unique de Sr4 Al2 O7 se traduit par une solubilité élevée dans l'eau, réduisant considérablement le temps des processus de libération assistés par l'eau et améliorant l'efficacité de la membrane d'oxyde autoportante.
Cette découverte constitue une avancée majeure dans l'amélioration de l'intégrité et de la cristallinité des membranes d'oxyde autonomes, ce qui peut accroître leur potentiel d'application dans les dispositifs électroniques flexibles de faible dimension. Les critiques félicitent vivement ce travail, affirmant que "(ce travail) a le potentiel d'avoir un large impact sur l'électronique des oxydes sous de multiples perspectives."
L'équipe de recherche était dirigée par le professeur Wu Wenbing et le professeur Wang Linfei de l'Université des sciences et technologies de Chine, en collaboration avec l'équipe du professeur Si Liang de l'Université du Nord-Ouest.
Plus d'informations : Jinfeng Zhang et al, Super-tétragonal Sr4 Al2 O7 comme couche sacrificielle pour les membranes d'oxyde autoportantes à haute intégrité, Science (2024). DOI :10.1126/science.adi6620
Informations sur le journal : Sciences
Fourni par l'Université des sciences et technologies de Chine
