【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水溶性犧牲材料，具體涉及的是一種高性能水溶性犧牲材料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、氧化物薄膜具有諸多令人著迷的性質，如鐵磁、鐵電和超導等性質，但其應用和對其本征性質的研究卻有時受制于襯底的鉗制?，F有技術中使用技術手段將氧化物薄膜從襯底上剝離，可以消除界面和應力對氧化物薄膜的影響，并且在脫離襯底的束縛之后，薄膜還可以進一步進行轉移，這給氧化物薄膜的應用帶來了極大的便利。
2、近年來，利用水溶性犧牲材料剝離氧化物薄膜的技術發展迅速，主要用到的水溶性犧牲材料是(ca,sr,ba)3al2o6體系。使用這種材料制備的自支撐薄膜雖然具有較好的完整性和表面平整度，但其結晶度遠比不上一些傳統的范德華材料如石墨烯，剝離過程中由于應力釋放和人為操作在自支撐薄膜上形成的裂紋也嚴重限制了對其的進一步應用。研究者們不斷優化薄膜的生長條件、改善薄膜的剝離和轉移技術，但得到的結果仍難以讓人十分滿意。為了達到獲取優質自支撐薄膜的目的，合適的水溶性犧牲層對高質量雙層/多層膜(犧牲層和目標薄膜)的生長是極其重要的。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題在于如何提高水溶性犧牲材料的性能和適應性。
2、本專利技術通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：
3、本專利技術第一方面提供了一種高性能水溶性犧牲材料，所述水溶性犧牲材料化學式為a2b2al2o7或m4al2o7；其中a為ca、ba中的一種；b為sr；m為ca、sr、ba中的一種。
4、有
5、優選的，所述水溶性犧牲材料晶格常數的范圍在
6、有益效果：本專利技術通過控制水溶性犧牲材料中ca，sr，ba的比例，使得水溶性犧牲材料的晶格常數在可調，通過調控水溶性犧牲材料的晶格常數來減小應力，減少自支撐薄膜剝離和轉移中產生的褶皺和裂紋，因此在制備自支撐薄膜在氧化物領域具有很好的普適性。
7、本專利技術第二方面提供了上述水溶性犧牲材料的制備方法，制備方法有三種分別是采用脈沖激光沉積法或分子束外延方法或磁控濺射方法制備高性能水溶性犧牲材料。
8、優選的，采用脈沖激光沉積法和磁控濺射方法時，在制備ca4al2o7原料為caco3，al2o3，摩爾比為4:1；制備ca2sr2al2o7原料為caco3，srco3，al2o3，摩爾比為2:2:1；制備sr4al2o7原料為srco3，al2o3，摩爾比為4:1；制備ba2sr2al2o7原料為baco3，srco3，al2o3，摩爾比為2:2:1。
9、優選的，采用脈沖激光沉積法和磁控濺射方法時，首先將原料按照摩爾比進行配料、混料、研磨、預煅燒，壓制成型，并燒結，得到陶瓷靶材。
10、優選的，采用脈沖激光沉積法和磁控濺射方法時，所述預煅燒溫度為900～1300℃，保溫6～12h，燒結溫度為1300～1500℃，保溫12～24h。
11、優選的，采用脈沖激光沉積法時，使用krf氣體激光器轟擊陶瓷靶材，在單晶襯底表面沉積水溶性犧牲材料。
12、優選的，采用脈沖激光沉積法時，所述沉積過程中單晶襯底溫度為600～800℃，氧壓為10-5pa～30pa。
13、優選的，所述激光的頻率為1～8hz，激光能量密度為0.8～4.2j/cm2。
14、優選的，采用磁控濺射方法時，在電場作用下，高能量粒子轟擊陶瓷靶材表面，濺射出鍍層粒子并在單晶襯底表面沉積水溶性犧牲材料。
15、優選的，采用磁控濺射方法時，所述沉積時腔內氬氣壓強為1～10pa，濺射功率為10～60w。
16、優選的，采用磁控濺射方法時，將制備的水溶性犧牲材料進行后退火處理，所述后退火溫度為600～1000℃。
17、優選的，采用分子束外延方法時，制備ca4al2o7控制ca，al的通量比為2:1；制備ca2sr2al2o7控制ca，sr，al的通量比為1:1:1；制備sr4al2o7控制sr，al的通量比為2:1；制備ba2sr2al2o7控制ba，sr，al的通量比為1:1:1；制備ba4al2o7控制ba，al的通量比為2:1；在單晶襯底上生長水溶性犧牲材料。
18、優選的，采用分子束外延方法時，所述沉積過程中單晶襯底溫度為600～800℃，氧壓為10-5pa～10pa。
19、優選的，所述單晶襯底為鋁酸鑭(laalo3)，鎵酸釹(ndgao3)，鈦酸鍶(srtio3)，鋁酸鍶鉭鑭[(laalo3)0.3-(sral0.5ta0.5o3)0.7]，鈧酸鏑(dysco3)，鉭酸鉀(ktao3)，鋁酸鍶鑭(lasralo4)，鎵酸鍶鑭(lasrgao4)中的一種。
20、有益效果：本專利技術制備的高性能水溶性犧牲材料比(ca,sr,ba)3al2o6體系水溶速度更快，并且本專利技術制備的高性能水溶性犧牲材料使用去離子水溶解，溶解過程不會腐蝕損害目標薄膜和襯底，不會引入其他雜質，因此用于制備的自支撐薄膜更加完整、潔凈，剝離后的襯底可以多次使用。
21、本專利技術制備的水溶性犧牲材料體系通過控制ca/sr/ba比例調節材料的晶格常數，進而可以適配更多的單晶襯底與目標薄膜。
22、本專利技術第三方面提供了上述高性能水溶性犧牲材料或上述制備方法制得高性能水溶性犧牲材料在制備自支撐薄膜材料中的應用。
23、本專利技術的優點在于：
24、本專利技術是(ca,sr,ba)4al2o7體系的水溶性犧牲材料，在制備自支撐薄膜具有很好的普適性；本專利技術的水溶性犧牲層具有較高的結晶度、表面平整，為后續目標薄膜的高質量生長提供了優異的平臺；本專利技術的水溶性犧牲材料能夠在許多襯底上高質量外延生長，因此獲得高結晶度和高完整性的自支撐薄膜。
25、本專利技術通過控制水溶性犧牲材料中ca，sr，ba的比例，使得水溶性犧牲材料的晶格常數在可調，通過調控水溶性犧牲材料的晶格常數來減小應力，減少自支撐薄膜剝離和轉移中產生的褶皺和裂紋，因此在制備自支撐薄膜在氧化物領域具有很好的普適性。
26、本專利技術制備的高性能水溶性犧牲材料比(ca,sr,ba)3al2o6體系水溶速度更快，并且本專利技術制備的高性能水溶性犧牲材料使用去離子水溶解，溶解過程不會腐蝕損害目標薄膜和襯底，不會引入其他雜質，因此用于制備的自支撐薄膜更加完整、潔凈，剝離后的襯底可以多次使用。
27、本專利技術制備的水溶性犧牲材料體系通過控制ca/sr/ba比例調節材料的晶格常數，進而可以適配更多的單晶襯底與目標薄膜。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種高性能水溶性犧牲材料，其特征在于，所述水溶性犧牲材料化學式為A2B2Al2O7或M4Al2O7；其中A為Ca、Ba中的一種；B為Sr；M為Ca、Sr、Ba中的一種。
2.根據權利要求1所述的高性能水溶性犧牲材料，其特征在于，所述水溶性犧牲材料晶格常數的范圍在
3.如權利要求1或2所述的高性能水溶性犧牲材料的制備方法，其特征在于，采用脈沖激光沉積法或分子束外延方法或磁控濺射方法制備高性能水溶性犧牲材料。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，采用脈沖激光沉積法或磁控濺射方法時，制備Ca4Al2O7原料為CaCO3，Al2O3，摩爾比為4:1；制備Ca2Sr2Al2O7原料為CaCO3，SrCO3，Al2O3，摩爾比為2:2:1；制備Sr4Al2O7原料為SrCO3，Al2O3，摩爾比為4:1；制備Ba2Sr2Al2O原料為BaCO3，SrCO3，Al2O3，摩爾比為2:2:1。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，采用脈沖激光沉積法或磁控濺射方法時，首先將原料按照摩爾比進行配料、混料、研磨、預煅燒，壓制成型，
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，采用脈沖激光沉積法時，使用KrF氣體激光器轟擊陶瓷靶材，在單晶襯底表面沉積水溶性犧牲材料。
7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，采用磁控濺射方法時，在電場作用下，高能量粒子轟擊陶瓷靶材表面，濺射出鍍層粒子并在單晶襯底表面沉積形成水溶性犧牲材料。
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，采用分子束外延方法時，制備Ca4Al2O7控制Ca，Al的通量比為2:1；制備Ca2Sr2Al2O7控制Ca，Sr，Al的通量比為1:1:1；制備Sr4Al2O7控制Sr，Al的通量比為2:1；制備Ba2Sr2Al2O7控制Ba，Sr，Al的通量比為1:1:1；制備Ba4Al2O7控制Ba，Al的通量比為2:1；在單晶襯底中生長水溶性犧牲材料。
9.根據權利要求6-8任一項所述的制備方法，其特征在于，所述單晶襯底為鋁酸鑭，鎵酸釹，鈦酸鍶，鋁酸鍶鉭鑭，鈧酸鏑，鉭酸鉀，鋁酸鍶鑭，鎵酸鍶鑭中的一種。
10.如權利要求1或2所述的高性能水溶性犧牲材料或3-9任一項所述的制備方法制得高性能水溶性犧牲材料在制備自支撐薄膜材料中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種高性能水溶性犧牲材料，其特征在于，所述水溶性犧牲材料化學式為a2b2al2o7或m4al2o7；其中a為ca、ba中的一種；b為sr；m為ca、sr、ba中的一種。
2.根據權利要求1所述的高性能水溶性犧牲材料，其特征在于，所述水溶性犧牲材料晶格常數的范圍在
3.如權利要求1或2所述的高性能水溶性犧牲材料的制備方法，其特征在于，采用脈沖激光沉積法或分子束外延方法或磁控濺射方法制備高性能水溶性犧牲材料。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，采用脈沖激光沉積法或磁控濺射方法時，制備ca4al2o7原料為caco3，al2o3，摩爾比為4:1；制備ca2sr2al2o7原料為caco3，srco3，al2o3，摩爾比為2:2:1；制備sr4al2o7原料為srco3，al2o3，摩爾比為4:1；制備ba2sr2al2o原料為baco3，srco3，al2o3，摩爾比為2:2:1。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，采用脈沖激光沉積法或磁控濺射方法時，首先將原料按照摩爾比進行配料、混料、研磨、預煅燒，壓制成型，并燒結，得到陶瓷靶材。
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。