[发明专利]一种利用金属应力层剥离石墨烯上钙钛矿氧化物压电薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种利用金属应力层剥离石墨烯上钙钛矿氧化物压电薄膜的方法，包括以下步骤：1)选取在石墨烯层上生长的钙钛矿氧化物压电薄膜；2)选择金属Cr作为金属应力层材料；3)Cr金属应力层生长过程中，控制氩气气压在0.3～1.0Pa；控制Cr金属应力层生长在40～100W的低功率生长5～10分钟，而后使用150W～200W的高功率生长2小时；4)步骤3)得到的Cr应力层/薄膜/石墨烯/衬底上粘胶带，并将胶带撕离衬底，实现压电薄膜的剥离。本发明为了实现简便地在任意柔性衬底上制备具有高质量的钙钛矿氧化物压电薄膜，利用石墨烯与三维材料接触形成的微弱的范德瓦尔斯力以及金属应力层，实现钙钛矿氧化物压电薄膜的剥离，并进一步完成薄膜的转移。

技术领域

本发明涉及一种利用金属应力层剥离石墨烯上生长的钙钛矿氧化物压电薄膜的方法。

背景技术

薄膜生长技术是现代电子产品的基石，电子产品的器件小型化、功能多样化的实现都离不开薄膜技术的发展。目前，人们对于生产具有柔性的电子产品的需求日益旺盛，但目前的传统薄膜生长、加工手段难以满足在各种柔性基体上完成材料的集成。为了实现在柔性衬底上集成功能性氧化物薄膜，特别是具有钙钛矿结构的氧化物压电薄膜，有人在具有柔性的云母等衬底上直接进行薄膜生长，但这样的方法将电子器件限定在了云母等特定衬底上，难以满足各种实际需求；有人先在硬性衬底上生长一层容易腐蚀的牺牲层，然后在牺牲层上生长希望满足电子器件功能的薄膜层，利用腐蚀液将牺牲层腐蚀，使得薄膜漂浮在腐蚀液上，最后转移到柔性衬底上，这样的方法虽然不受柔性衬底的影响，但过程过于复杂，且腐蚀液可能对薄膜产生一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种利用金属应力层剥离石墨烯上钙钛矿氧化物压电薄膜的方法，该方法能够简便的将钙钛矿氧化物压电薄膜从衬底上剥离。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种利用金属应力层剥离石墨烯上钙钛矿氧化物压电薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选取在石墨烯层上生长的氧化物/石墨烯/衬底的结构；

步骤2：采用磁控溅射法在氧化物/石墨烯/衬底的结构的表面生长Cr金属应力层，得到Cr金属应力层/薄膜/石墨烯/衬底的结构；

步骤3：将步骤2中生长得到的结构表面粘在胶带上，构成胶带/Cr金属应力层/薄膜/石墨烯/衬底结构，撕下胶带即实现薄膜的剥离。

本发明进一步的改进在于：

步骤1中，氧化物/石墨烯/衬底的结构为钙钛矿氧化物压电薄膜，且具有石墨烯分隔衬底与钙钛矿氧化物薄膜。

步骤2中，Cr金属作为应力层的厚度为1μm。

步骤2中，磁控溅射法的具体步骤如下：

将样品和Cr靶材装入磁控溅射薄膜生长腔中，将真空腔中气压抽至5×10^-4Pa以下，除去吸附在薄膜表面的污染物，向真空腔内通入氩气，打开脉冲电源，控制功率在40W～100W，生长5～10分钟，增大功率到150W～200W，生长2小时，向腔内通入空气，取出样品。

向真空腔内通入氩气时，控制气压在0.3Pa～1.0Pa之间。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明为了实现简便地在任意柔性衬底上制备具有高质量的钙钛矿氧化物压电薄膜，利用石墨烯与三维材料接触形成的微弱的范德瓦尔斯力以及金属应力层，实现钙钛矿氧化物压电薄膜的剥离。相比于现有技术，本发明可以实现钙钛矿氧化物压电薄膜从任意衬底上的剥离，为实现钙钛矿氧化物压电薄膜在任意衬底上的集成提供了可能。本发明制备出的剥离的固体薄膜的扫描电子显微镜(SEM)、压电力显微镜(PFM)分析，其剥离薄膜表面平整、光洁；剥离薄膜具有压电性。

附图说明