【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及过渡金属氧化物薄膜，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。
技术介绍
1、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。
2、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。
3、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
技术实现思路
1、本专利技术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。
2、本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
3、本专利技术的第一方面提出一种高性能水溶性牺牲材料，分子式为sr4al2o7，晶胞参数α＝β＝γ＝90°。
4、有益效果：sr4al2o7薄膜是一种通用且高效的牺牲层，能够制备出性能与外延薄膜相媲美的高完整性自支撑氧化物薄膜，为下一代柔性多功能电子器件的发展提供了广阔平台。
5、本专利技术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：
6、(1)以srco3，al2o3为初始原料，按照srco3:al2o3摩尔质量比为3:1(sr3al2o6)或4:1(sr4al2o7)进行配料，然后混料、研磨，预煅烧，压制成型，并烧结；
7、(2)以步骤(1)中烧制的sr3al2o6或sr4al2o7为靶材，采用脉冲激光沉积法在单晶衬底表面进行沉积，形成sr4al2o7单晶薄膜。
8、说明：其中，sr3al2o6靶材通过生长条件控制，能够使溅射到达衬底表面的组分偏离原始靶材，生长出sr4al2o7薄膜。
9、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。
10、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/cm2。
11、优选的，所述步骤(2)单晶衬底温度为600～800℃，sr4al2o7薄膜生长氧压为10-5pa～30pa。
12、优选的，所述步骤(2)单晶衬底为铝酸镧(laalo3)，镓酸钕(ndgao3)，钛酸锶(srtio3)，铝酸锶钽镧[(laalo3)0.3-(sral0.5ta0.5o3)0.7]，钪酸镝dysco3(dso)，钽酸钾(ktao3)，铝酸锶镧(lasralo4)，镓酸锶镧(lasrgao4)中的一种。
13、优选的，所述步骤(2)sr4al2o7单晶薄膜为正交相。
14、优选的，所述步骤(2)sr4al2o7单晶薄膜的厚度为2～100nm。
15、本专利技术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。
16、优选的，包括以下步骤：
17、1)以目标氧化物为靶材，采用脉冲激光沉积法在sr4al2o7单晶薄膜表面进行第二次沉积，形成目标氧化物单晶薄膜；
18、2)将氧化物薄膜放入去离子水中浸泡，使sr4al2o7牺牲层在室温下被去离子水完全溶解，剥离释放出目标氧化物薄膜。
19、优选的，所述目标氧化物为ndnio3、lanio3、la0.7ca0.3mno3、la0.7sr0.3mno3、srtio3、srruo3、batio3、srsno3和basno3。
20、本专利技术的优点在于：
21、1、本专利技术制备的sr4al2o7牺牲层选择性刻蚀剂为水，适用于绝大部分的自支撑氧化物薄膜的制备。
22、2、本专利技术制备的sr4al2o7与钙钛矿具有很强的界面结合能，并且在失配应变下更容易发生形变，从而适应更大范围的晶胞参数。
23、3、abo3/sr4al2o7异质结的相干外延生长抑制了目标氧化物薄膜在剥离转移剥离中裂纹的形成，获得的非铁电自支撑薄膜无裂纹区域可达毫米尺寸，且薄膜物理性能能够与外延薄膜相媲美。
24、4、本专利技术制备的sr4al2o7具有较高的水溶性，能够显著提升氧化物薄膜剥离进程，这对于后续工业化生产大面积自支撑薄膜来说是必须的。
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1.一种高性能水溶性牺牲材料，其特征在于，该材料的分子式为Sr4Al2O7，晶胞参数α＝β＝γ＝90°。
2.制备如权利要求1所述的高性能水溶性牺牲材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以SrCO3，Al2O3为初始原料，按照SrCO3:Al2O3摩尔质量比为3:1(Sr3Al2O6)或4:1(Sr4Al2O7)进行配料，然后进行混料、研磨，预煅烧，压制成型，并烧结；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)激光的频率为1～8HZ，激光能量密度为0.8～3.0mJ/cm2。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)单晶衬底温度为600～800℃。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)单晶衬底为铝酸镧(LaAlO3)，镓酸钕(NdGaO3)，钛酸锶(SrTiO3)，铝酸锶钽镧[(LaAlO3)0
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)Sr4Al2O7单晶薄膜为正交相；Sr4Al2O7单晶薄膜的厚度为2～100nm。
8.权利要求1所述的高性能水溶性牺牲材料在制备自支撑薄膜中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：所述目标氧化物为NdNiO3、LaNiO3、La0.7Ca0.3MnO3、La0.7Sr0.3MnO3、SrTiO3、SrRuO3、BaTiO3、SrSnO3和BaSnO3。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能水溶性牺牲材料，其特征在于，该材料的分子式为sr4al2o7，晶胞参数α＝β＝γ＝90°。
2.制备如权利要求1所述的高性能水溶性牺牲材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以srco3，al2o3为初始原料，按照srco3:al2o3摩尔质量比为3:1(sr3al2o6)或4:1(sr4al2o7)进行配料，然后进行混料、研磨，预煅烧，压制成型，并烧结；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)激光的频率为1～8hz，激光能量密度为0.8～3.0mj/cm2。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)单晶衬底温度为600～800℃。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其...
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