[发明专利]自调控生长取向的柔性自支撑单晶Fe3

权利要求书

1.一种自调控生长取向的柔性自支撑单晶Fe₃O₄薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选择STO(001)基片，对其进行预处理，具体包括如下步骤：

a、将STO(001)基片浸于丙酮中，在60℃下超声清洗10min；

b、再将STO(001)基片浸于无水乙醇中，超声清洗5min；

c、接着将STO(001)基片浸于去离子水中，超声清洗5min；

d、最后用氮气对STO(001)基片进行干燥；

（2）采用脉冲激光沉积方法在预处理的STO(001)基片上依次制备得到单晶SAO层、STO层以及Fe3O4薄膜材料，具体包括如下步骤：

（a）将步骤（1）中预处理后的STO(001)基片用银浆粘贴在SiC导热片后加热干燥；

（b）再将粘贴有STO(001)基片的SiC导热片放置在脉冲激光沉积系统的生长腔体中激光加热台上，将腔体内的背景真空抽至5×10-7Torr以下，再将STO(001)基片加热至700℃，在加热过程中，向腔体内充入流动的氧气以达到3×10-6Torr氧分压，设置激光器的激光能量为300mJ，频率为10Hz；

（c）之后开启激光器轰击SAO靶材，使SAO沉积在STO(001)基片上，沉积时间为20min；

（d）随后保持STO(001)基片温度和腔内氧压不变，开启激光器轰击STO靶材，在STO/SAO表面沉积一层STO层，厚度为20-100nm，沉积时间为5min，沉积温度为650℃-750℃；

（e）最后将STO(001)基片温度降至400℃，同时保持氧分压不变，再次开启激光器轰击Fe3O4靶材，使Fe3O4沉积在STO/SAO表面，沉积时间为60min，制备得到STO/SAO/Fe3O4材料；

（3）对上述步骤制备得到的STO/SAO/STO/Fe3O4材料浸泡于去离子水中以溶解单晶SAO层，从而得到自支撑STO/Fe3O4薄膜材料，具体包括如下步骤：

（A）用有机聚合物支撑板与STO/SAO/STO/Fe3O4样品的Fe3O4薄膜进行紧密贴合；

（B）再将上述处理的样品放在90℃的加热台上，加热10min；

（C）然后将样品浸泡于去离子水中50min，使得单晶SAO层完全溶解；

（D）最后将贴合有Fe3O4薄膜的PDMS支撑板取出，制备得到自支撑的STO/Fe3O4材料；

制得的自支撑STO/Fe3O4薄膜材料为立方晶系的单晶，单晶Fe3O4的晶胞参数为：a=8.394Å，STO晶体的晶胞参数为：a=3.905Å，SAO晶体的晶胞参数为：a=15.844Å。

2.一种单晶结构，其特征在于，根据权利要求1所述的自调控生长取向的柔性自支撑单晶Fe₃O₄薄膜材料的制备方法制得而成，单晶结构依次为STO/SAO/STO/Fe₃O₄，其中STO为晶面取向为(001)的STO基片，SAO为STO基片上晶相外延生长的单晶SAO层，外延关系为STO[001]//SAO[001]，在STO/SAO/STO层上生长的Fe₃O₄为单晶Fe₃O₄薄膜，其外延生长关系为STO[001]//SAO[001]//STO[001]//Fe₃O₄[001]。