报告题目：四方Sr4Al2O7：一种用于制备高质量自支撑氧化物薄膜的新型水溶性牺牲层材料
报告人：王凌飞 教授
时间：2024年1月29日周一14点
地点：田家炳楼贤文报告厅（205）
邀请人：董帅 教授
报告人简介：
王凌飞教授现任职于中国科学技术大学合肥微尺度物质科学研究中心, 博士生导师，国家创新人才计划青年项目（2020年）和中科院“百人计划”B类 （2019年）入选者。2013年于中国科学技术大学获得凝聚态物理博士学位，2013至2015年在阿伯杜拉国王科技大学从事博士后研究，2015年至2018年在韩国首尔国立大学从事博士后研究。2018年至2020年于韩国首尔国立大学担任助理研究教授。2020年3月加入中国科学技术大学。主要从事钙钛矿结构过渡金属氧化物薄膜与异质界面中的新奇量子现象和功能特性研究。在Science、Nature Materials、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Nature Communications等学术期刊共发表论文五十余篇，论文被引3700余次（Google Scholar），H因子24，3篇论文入选ESI高被引论文。
报告摘要：
过渡金属氧化物薄膜异质结中的多自由度的耦合带来了一系列衍生量子现象和丰富的功能特性[1]，但薄膜/基底界面上的强共价键在很大程度上限制了它们与其他低维材料系统的集成，进而限制了它们在实用化电子器件中的应用潜力。针对这一短板，基于水溶性牺牲层材料的自支撑氧化物膜的剥离和转移技术近年来被提出并迅速发展[2]，极大地推动了ABO3钙钛矿氧化物异质结、范德华尔斯材料和硅基半导体的集成研究，在下一代电子/自旋电子器件方面展现出的巨大潜力。然而，相比于典型的范德华尔斯材料（如石墨烯），自支撑氧化物膜的结晶性和完整性仍有较大差距。特别是对于非铁电氧化物薄膜，水辅助释放过程常常伴随着高密度裂纹的产生。针对这一自支撑氧化物薄膜中的普遍性问题，我们开发了一种新型水溶性牺牲层材料：Sr4Al2O7[3]。双轴应变下的Sr4Al2O7具有四方结构对称性，与多数ABO3钙钛矿材料可以形成高质量共格外延生长，从而显著提升了剥离后自支撑氧化物薄膜的结晶性和完整性。我们验证了一系列钙钛矿氧化物（晶格常数范围3.85~4.04 Å）的剥离效果，发现从Sr4Al2O7上释放的自支撑薄膜的无裂纹区域可以扩展到毫米级，且其功能性可以与外延薄膜相当。此外，Sr4Al2O7独特的原子结构导致其具有高水溶性，显著缩短了水辅助剥离过程的时间。这些引人注目的优势使Sr4Al2O7成为一种应用广泛，性能出色的水溶性牺牲层，可用于制造一系列高质量自支撑氧化物薄膜，为开发新型电子学器件提供了丰富的可能性。
[1] Nat. Mater. 11, 103–113 (2012).
[2] Nat. Mater. 15, 1255–1260 (2016).
[3] Science 383, 388–394 (2024).