研究人员开发了用于独立氧化物膜的新型“超四方”牺牲层

研究人员开发了一种新的水溶性牺牲层，“超结构”Sr4Al2O7（SAOT），具有广泛的晶格常数可调性，可用于制备高质量的独立氧化物膜。他们的研究成果发表在《科学》杂志上

独立氧化物膜是一种低维量子材料，即使在去除衬底后也能保持单晶特性，同时具有相关电子系统中多自由度的耦合特性和二维材料的结构灵活性。它的超弹性等独特特性为引发新的量子衍生现象和开发超薄柔性电子器件提供了潜力

然而，水溶性牺牲层和氧化物膜之间的失配应变弛豫在水辅助剥离独立氧化物膜的过程中触发了高密度裂纹的形成，损害了当前独立氧化物薄膜的结晶度和完整性。如何抑制裂纹的形成并获得大面积、高度结晶的独立氧化物膜仍然是一个挑战

为了解决这个问题，该团队深入研究了Sr-Al-O（SAO）基水溶性牺牲层的脉冲激光沉积生长窗口，发现了一种以前未知的Sr4Al2O7膜，它表现出非凡的性能

双轴应变Sr4Al2O7膜具有四方结构对称性，能够相干生长高质量的ABO3/SAOT外延异质结构，这抑制了水辅助释放过程中的裂纹形成，从而增强了独立氧化物膜的结晶度和完整性

该团队还验证了具有宽晶格常数范围（3.85至4.04Å）的钙钛矿氧化物膜的剥离效应，并揭示了从Sr4Al2O7牺牲层释放的独立氧化物膜的无裂纹区域可以跨越几毫米的尺度，比以前的独立氧化物薄膜大1-3个数量级。此外，该团队的独立氧化物膜的结晶度和功能与在单晶衬底上生长的外延膜相当

此外，该团队发现Sr4Al2O7的独特结构导致高水溶性，显著缩短了水辅助释放过程的时间，并提高了独立氧化物膜的效率

这一发现是在提高独立氧化物膜的完整性和结晶度方面的突破，可以提高其在低维柔性电子器件中的应用潜力。评论家们高度赞扬这项工作，称“（这项工作）有可能从多个角度对氧化物电子产生广泛影响。”

该研究团队由中国科学技术大学的吴文兵教授和王林飞教授领导，西北大学的司亮教授团队合作