[发明专利]高温条件下制备具有可调控褶皱结构柔性薄膜的方法及其应用

说明书

本发明提供一种高温条件下制备具有可调控褶皱结构柔性薄膜的方法，包括以下步骤：S1.将云母衬底进行机械解离，解离出新表面后用银胶将云母衬底背面粘贴在高温样品托表面，并放置在加热台上烘干；S2.将烘干后的高温样品托送入磁控溅射腔体中，磁控溅射云母衬底并生长出薄膜；S3.通过拉伸模具将柔性衬底进行预拉伸；S4.将生长有薄膜一面的云母衬底贴合在预拉伸的柔性衬底上，烘干后进行机械剥离，控制拉伸模具释放预拉伸，得到褶皱结构柔性薄膜，与现有技术相比，本发明的薄膜柔性化方法适用于在高温下生长和褶皱结构可调控柔性薄膜的制备；本发明还提供了一种具有可调控褶皱结构柔性薄膜在电子领域中的应用。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种高温条件下制备具有可调控褶皱结构柔性薄膜的方法及应用，以制备生长温度高、褶皱结构规则的柔性薄膜。

背景技术

随着柔性电子、可穿戴和可植入技术的兴起，对传感器提出了柔性化需求。磁传感器作为一类非常重要的传感器也面临着柔性化问题。想要将磁传感器柔性化就必须实现其功能层磁性薄膜材料的柔性化，而通过制造褶皱结构实现薄膜可拉伸是实现其柔性化的主要方法。

目前制备具有褶皱结构的柔性薄膜主要有三种途径：(1)直接在预拉伸的柔性衬底上生长薄膜后释放预拉伸获得褶皱结构；(2)通过溶解牺牲层来转移薄膜制备褶皱结构；(3)人工设计褶皱结构。但上述方法均只适用于制备室温下生长的柔性薄膜，并不适用于制备在高温下生长、晶格参数与牺牲层不匹配的柔性薄膜。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺陷，提供一种适用于在高温下生长和褶皱结构可调控的薄膜柔性化方法。

本发明提供了一种高温条件下制备具有可调控褶皱结构柔性薄膜的方法，包括以下步骤：

S1.将云母衬底进行机械解离，解离出新表面后用银胶将云母衬底背面粘贴在高温样品托表面，并放置在加热台上烘干；

S2.将烘干后的高温样品托送入磁控溅射腔体中，磁控溅射云母衬底并生长出薄膜，磁控溅射包括以下步骤：抽真空、对云母衬底退火、调节温度至样品生长温度、通氩气、预溅射、正式生长薄膜、对薄膜退火、降温和取样；

S3.通过拉伸模具将柔性衬底进行预拉伸；

S4.将生长有薄膜一面的云母衬底贴合在预拉伸的柔性衬底上，放入烘箱加热后取出冷却，再将云母衬底进行机械剥离，控制拉伸模具释放预拉伸，得到褶皱结构柔性薄膜。

与现有技术相比，本发明的高温条件下制备具有可调控褶皱结构柔性薄膜的方法具有以下优点：(1)本发明通过直接转移法，将薄膜直接生长在云母衬底表面，方法简单，无需满足高晶格匹配度，也无需制备牺牲层；(2)本发明采用耐1100℃高温的云母衬底，可制备出生长温度高、性能稳定的柔性薄膜，薄膜的生长温度不再受柔性衬底的限制；(3)使用本发明的方法，可制备较大面积的柔性薄膜，且薄膜在转移之后可保持完整，性质与转移前基本一致；(4)本发明制备的柔性薄膜为规则的波浪状褶皱结构，通过改变薄膜厚度、薄膜退火后的降温方式和柔性衬底预拉伸比例，可以调控波浪状褶皱结构的波长和振幅。

优选地，步骤S1的云母衬底机械解离在水浴中进行，由于云母衬底为书状结构，可分剥并完全解理，为了制取平整度好的新表面，解离时使用的刀口应与云母衬底保持平行。

进一步地，步骤S1中高温样品托中心部位为10mm×10mm的SiC方块，用银胶将云母衬底粘贴在SiC表面。

进一步地，步骤S2中磁控溅射时，用激光加热SiC背部，利用SiC和银胶良好的导热性能，在薄膜生长过程中保持云母衬底高温。