具有大规模连续性与结构完美性的超薄氧化物自支撑薄膜
材料科学
2025-09-10 v1
摘要
自支撑氧化物薄膜可与先进的半导体平台集成，为柔性电子学、硅基自旋电子学、神经形态计算和高性能能源技术解锁新机遇。此类薄膜的可扩展制备对于将复杂氧化物的基础发现与实际器件部署相衔接至关重要。然而，无裂纹且无褶皱薄膜的横向尺寸仍局限于毫米尺度，这构成了大面积架构的关键瓶颈。克服这一挑战需要既能保持晶体质量又能抑制释放过程中缺陷转移的策略。在此，我们展示了一种基于超四方相 Sr4Al2O7 水溶性牺牲层的方法，实现了跨越厘米级面积的超薄、无裂纹、无褶皱自支撑氧化物薄膜的制备。该方法广泛适用于多种氧化物，并为大规模硅集成和柔性氧化物技术确立了新途径。然而，牺牲层的溶解会将氧空位引入 SrRuO3 薄膜中，扩散深度达到六个晶胞，导致反常的“上下起伏”输运行为。尽管后退火可以消除这些空位，但所需温度与 CMOS 工艺不兼容。因此，通过水辅助剥离制备的超薄自支撑薄膜在集成到微型化硅基氧化物器件时仍面临严峻挑战。
引用
@article{arxiv.2509.07176,
title = {Ultrathin oxide freestanding membranes with large-scale continuity and structural perfection},
author = {Yuhao Hong and Yang Hu and Jianyao Zheng and Minh D. Nguyen and Jelle R. H. Ruiters and Daniel M. Cunha and Iris C. G. van den Bosch and Edwin Dollekamp and Mark Huijben and Yulin Gan and Nini Pryds and Daesung Park and Christoph Baeumer and Qinghua Zhang and Guus Rijnders and Zhaoliang Liao and Gertjan Koster},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.07176},
year = {2025}
}
备注
4 figures and SI(8 figures, 1 table), it is the first version of this manuscript