[发明专利]自调控生长取向的柔性自支撑单晶Fe3

说明书

本申请公开了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、薄膜材料及单晶结构。其制备方法为：选择特定晶面取向的基片；在选取的特定晶面取向的基片上制备预溶层；在预溶层上制备取向调控层后再制备单晶Fe₃O₄薄膜，形成基片/预溶层/取向调控层/Fe₃O₄多层外延结构；将制得的多层外延结构浸泡于溶剂中溶解预溶层，基片与取向调控层/Fe₃O₄外延结构分离，制得具有特定晶面取向的柔性自支撑单晶Fe₃O₄薄膜。本申请根据需求自调控获得了具有不同生长取向的柔性自支撑单晶Fe₃O₄薄膜材料，有利于在其上生长具有不同晶格参数的外延异质结，大大扩展了单晶Fe₃O₄薄膜材料在可穿戴电子产品领域的应用。

技术领域

本申请涉及柔性自支撑晶体结构生长取向领域，更具体地说，它涉及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、薄膜材料及单晶结构。

背景技术

近年来，随着科技的发展，诸如电子皮肤、智能织物、植入式医疗器械等柔性可穿戴电子器件受到日益广泛的关注，进而对可穿戴的柔性信息存储器件的需求也随之增加。目前常见的柔性信息储存材料大部分都基于有机聚合物材料，不过这些材料在应用的时候一直都存在服役温度范围窄、体积大、响应速度慢、能耗高等问题，且这些问题一直未得到妥善解决。

基于上述情况，很多业界学者将柔性智能材料的关注点转移到了无机材料上，而磁性氧化物作为地球上最丰富的资源之一，能够广泛应用于信息存储、信号探测、生物医药等领域，尤其是四氧化三铁(Fe₃O₄)，制备简单，铁元素来源广，室温下饱和磁化强度高，化学性质稳定，无毒无害且具有生物相容等优点，是应用最广泛的磁性材料之一。

研究上通过各种方法获得了非晶态的无机氧化物薄膜，且为了满足柔性可穿戴电子器件的要求，还研发出柔性无机单晶智能材料，例如基于云母片制备的无机单晶材料柔性自支撑单晶Fe₃O₄薄膜，但是基于云母片的柔性材料只可弯曲不能拉伸，存在固定取向的局限性；柔性自支撑单晶Fe₃O₄薄膜由于晶格适配和能量的问题仅能获得取向单一取向且外延关系为STO[001]//SAO[001]//Fe₃O₄[111]的薄膜，其中STO为SrTiO₃，SAO为Sr₃Al₂O₆，这种外延结构的薄膜无法满足目前各式各样的柔性可穿戴电子器件的要求。

发明内容

为了改善单一取向的柔性自支撑单晶Fe₃O₄薄膜适用范围较窄的问题，本申请提供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、薄膜材料及单晶结构。

第一方面，本申请提供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，采用如下的技术方案：