記者28日從中國科學技術大學獲悉，該校吳文彬教授、王凌飛教授團隊與西北大學司良教授團隊合作，成功研發出一種廣譜高效的新型超四方相水溶性犧牲層材料，該材料可用于制備多種高質量自支撐氧化物薄膜。研究成果日前以研究長文的形式發表在《科學》雜志上。
自支撐氧化物薄膜是指一種去除襯底后依舊保持單晶特性的低維量子材料，兼具關聯電子體系的多自由度耦合特性和二維材料的結構柔性。這類材料在開發超薄柔性電子器件方面表現出巨大的應用潛力。目前，國際上普遍使用的鍶—鋁—氧基水溶性犧牲層與目標氧化物薄膜之間不可避免的晶格失配和應力弛豫，會導致高密度界面缺陷的形成，顯著影響自支撐氧化物薄膜的結晶性和完整性，并導致相應功能特性的退化。因此，如何抑制微裂紋的形成，獲得大面積、高結晶性的自支撐氧化物薄膜，是推動這一研究領域進一步發展的關鍵科學問題。
針對上述問題，研究團隊深入探索鍶—鋁—氧基水溶性犧牲層薄膜的激光分子束外延生長窗口，通過精細的薄膜生長控制，制成了這種新型水溶性犧牲層材料。系統的實驗表征和第一性原理計算展現了該材料的諸多優異性質：首先，雙軸應變下的新型水溶性犧牲層材料薄膜比目前已報道的同類自支撐薄膜樣品大1—3個數量級，且其結晶性和功能性與單晶襯底上生長的高質量外延薄膜相當；其次，新型水溶性犧牲層材料薄膜制備工藝具有普適性，提升了自支撐氧化物薄膜的制備效率。
這項成果為制備高結晶性、大面積自支撐氧化物薄膜提供了一種高效且普適的實驗手段，也為該領域的發展注入了新的動力，有望推動自支撐氧化物薄膜新奇量子物態的進一步發掘，提升這一體系在低維柔性電子學器件方面的應用潛力。審稿人評價：“對于（自支撐氧化物薄膜）這一正迅速發展的研究領域內的科學家們而言，這無疑是一個有趣的工作”“具有從多個方面對氧化物電子學領域形成廣泛影響的潛力”。（記者吳長鋒）