Tillväxt och överföring av ultratunna fristående SrTiO3 -filmer. a, Schematisk bild av en film med ett SAO -buffertlager. b, Det uppoffrande SAO -skiktet upplöses i vatten för att frigöra de övre oxidfilmerna med mekaniskt stöd av PDMS. c, Nya heterostrukturer och gränssnitt bildas när den fristående filmen överförs till det önskade substratet. d, e, Atomlöst tvärsnitt (d) och låg förstoringsplanvy (e) HAADF-bilder av en fristående STO-film med två enheter cell överförd till en kiselskiva och ett håligt TEM-nät i kol, respektive. f, g, Atomiskt upplösta tvärsnitt (f) och låg förstoringsplanvy (g) HAADF-bilder av en representativ fyra-cellers fristående STO-film, visar den utmärkta flexibiliteten hos ultratunna fristående filmer. Kreditera: Natur (2019). DOI:10.1038/s41586-019-1255-7
Ett team av forskare från Nanjing University i Kina, University of Nebraska och University of California i USA har hittat ett sätt att producera fristående filmer av perovskitoxid. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , gruppen beskriver processen de utvecklat och hur bra den fungerade när den testades. Yorick Birkhölzer och Gertjan Koster från University of Twente har publicerat en nyhet och synpunkter om arbetet som gjorts av teamet i samma journalnummer.
Birkhölzer och Koster påpekar att många nya material tillverkas genom att gå till ytterligheter - vilket gör dem riktigt stora eller riktigt små. Att göra dem små har lett till många senaste upptäckter, de noterar, inklusive en teknik för att göra grafen. Ett forskningsområde har fokuserat på sätt att producera övergångsmetalloxider i ett tunnare format. Det har gått långsamt, dock, på grund av deras kristallina natur. Till skillnad från vissa material, övergångsmetalloxider bildas inte naturligt till lager med ett toppskikt som kan avskalas. Istället, de bildas i starkt bundna 3D-strukturer. På grund av detta, några inom fältet har oroat sig för att det kanske aldrig går att producera dem i önskade former. Men nu, forskarna med denna nya insats har hittat ett sätt att producera två övergångsmetalloxider (perovskitoxider strontiumtitanat och vismutferrit) i ett tunnfilmsformat.
Processen som utvecklats av forskarna involverade att använda molekylär stråle -epitaxy för att applicera ett buffertlager på ett substrat följt av ett lager perovskit. När smörgåsarna av material gjordes, forskarna använde vatten för att lösa buffertskiktet, så att perovskiten kan avlägsnas och placeras på andra underlag. Forskarna rapporterar att deras process fungerade så bra att de kunde extrahera filmer av perovskit nära den teoretiska gränsen-en kvadratisk enhetscell (med ungefär 0,4-nanometer sidor).
”Genom vår framgångsrika tillverkning av ultratunna perovskitoxider ner till gränsen för monoskikt, vi har skapat en ny klass av tvådimensionella material, ”Säger Xiaoqing Pan, professor i materialvetenskap och teknik och Henry Samueli Endowed Chair in Engineering vid UCI. "Eftersom dessa kristaller har starkt korrelerade effekter, vi räknar med att de kommer att uppvisa egenskaper som liknar grafen som kommer att ligga till grund för nästa generations energi- och informationsteknik. ” Upphovsman:Xiaoqing Pan / UCI
Birkhölzer och Koster påpekar att det arbete som gjorts av det kombinerade kinesiska och amerikanska teamet visade att det är möjligt att producera åtminstone några övergångsmetalloxider i tunnfilmformat. Deras forskning dämpade också rädslan för att en sådan film skulle kollapsa, gör det oanvändbart.
© 2019 Science X Network
