一种用于制备自支撑薄膜的高性能水溶性牺牲材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及过渡金属氧化物薄膜技术领域，主要涉及一种用于制备自支撑薄膜的高性能水溶性牺牲材料及其制备方法与应用。

背景技术

过渡金属氧化物中广泛存在的电子关联作用使得电荷、轨道、自旋、晶格等多种自由度强烈耦合，形成丰富的有序相，如铁磁、铁电和超导等。同时，强关联效应又让这一类量子材料对热、电、磁、力等外场表现出极为灵敏的响应，既可以实现对物理性质的人工调控，更可能诱导产生新量子态，为多功能电子器件发展带来了新的契机。但氧化物薄膜与刚性衬底之间形成强的共价键，极大程度上限制了与其他低维材料的集成，从而限制了潜在的器件应用。

近年来，基于水溶性牺牲层制备自支撑氧化物薄膜技术发展迅速，但与传统的范德华材料如石墨烯相比，制备的自支撑氧化物薄膜无论是结晶度，还是完整性仍难以满足需求。特别是对于非铁电氧化物薄膜，常常伴随结晶度降解和高密度裂纹，进而导致其物理性能的降低，限制了它们后续在电子器件中的应用。面对上述问题，研究者又提出了几种新的牺牲层材料，旨在减少界面晶格失配，阻碍裂纹的形成，但仍受到离散的晶格常数、溶解性差或蚀刻剂选择性差的限制。

公布号为CN104555902A的中国专利申请文献，公开了一种自支撑介质薄膜及其制备方法。包括：提供第一衬底，并在第一衬底上依次形成第一和第二牺牲层；将第一衬底及第一和第二牺牲层置于液体溶剂中，将第一牺牲层溶解，从而使得第二牺牲层与第一衬底分离并悬浮在液体溶剂中；第二牺牲层为自支撑结构且能够以伸展状态悬浮在液体溶剂中；提供表面具有凹入部的第二衬底，并用其将第二牺牲层从液体溶剂中取出，使得第二牺牲层以伸展状态附着在第二衬底上；在第二牺牲层上形成介质薄膜层；至少去除第二牺牲层中与凹入部对应的部分，使得介质薄膜层中与凹入部对应的部分自支撑地覆盖凹入部。该方法工艺稳定、成本低、周期短、效率高且具有高度的灵活性和可操作性。但该方法制备的自支撑材料也存在洁净度低、完整性差的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何解决现有的牺牲层普适性差和制得的自支撑薄膜材料洁净度低、完整性差的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

本发明的第一方面提出一种高性能水溶性牺牲材料，分子式为Sr

有益效果：Sr

本发明的第二方面提出上述高性能水溶性牺牲材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以SrCO

(2)以步骤(1)中烧制的Sr

说明：其中，Sr

优选的，所述步骤(1)中预煅烧温度为900～1200℃，保温6～12h，烧结温度为1200～1500℃，保温12～24h。

优选的，所述步骤(2)激光的频率为1～8HZ，激光能量密度为0.8～3.0mJ/cm

优选的，所述步骤(2)单晶衬底温度为600～800℃，Sr

优选的，所述步骤(2)单晶衬底为铝酸镧(LaAlO

优选的，所述步骤(2)Sr

优选的，所述步骤(2)Sr

本发明的第三方面提出上述高性能水溶性牺牲材料在制备自支撑薄膜中的应用。

优选的，包括以下步骤：

1)以目标氧化物为靶材，采用脉冲激光沉积法在Sr

2)将氧化物薄膜放入去离子水中浸泡，使Sr

优选的，所述目标氧化物为NdNiO

本发明的优点在于：

1、本发明制备的Sr

2、本发明制备的Sr

3、ABO

4、本发明制备的Sr

附图说明

图1为本发明中涉及的一种高性能Sr

图2为在不同衬底上生长的Sr

图3为本发明实施例1中使用Sr

图4为本发明实施例1中SrTiO

图5为本发明实施例中SrRuO

图6为本发明实施例中SrRuO

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种高性能水溶性牺牲材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以SrCO

(2)以步骤(1)中烧制的Sr

用本实施例制得的Sr

1)以目标氧化物SrTiO

2)将PDMS覆盖在制备的SrTiO

把制备的以PDMS为支撑层的SrTiO

在本实施例中，制备的Sr

在本发明中，Sr

完成第一次沉积后对所制备的Sr

对SrTiO

对本实施例制备的SrTiO

结果如图4所示：以Sr

实施例2：

一种高性能水溶性牺牲材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以SrCO

(2)以步骤(1)中烧制的Sr

用本实施例制得的Sr

1)以目标氧化物SrRuO

2)将PDMS覆盖在制备的SrRuO

把制备的带有PDMS支撑层的SrRuO

在本发明中，所述STO单晶衬底晶面取向优选为(001)方向，Sr

对本实施例制备的SrRuO

结果如图5所示：以Sr

对本实施例制备的SrRuO

实施例3：

一种高性能水溶性牺牲材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以SrCO

(2)以步骤(1)中烧制的Sr

用本实施例制得的Sr

1)以目标氧化物SrTiO

2)将制备的薄膜放入去离子水中浸泡，使Sr

本实施例制得的Sr

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。