西安交通大学科研团队在氧化物薄膜外延领域取得重要进展。5月30日，该研究工作以“锗衬底上挠曲电钛酸钡膜的高度异质外延”（Highly Heterogeneous Epitaxy of Flexoelectric BaTiO3-δ Membrane on Ge）为题发表在国际权威期刊《自然•通讯》上。

图片来源：西安交大电信学部

西安交通大学的研究人员展示了在锗（Ge）衬底上利用石墨烯作为中间层的BTO薄膜的高度异质外延生长。该研究一方面丰富了薄膜外延生长领域的基础理论，另一方面展示了在晶圆级半导体衬底和柔性衬底上集成功能性氧化物薄膜可能性，这对于未来“超越摩尔”和柔性功能器件的实现有重要意义。

研究工作从理论和实验两方面展示了Ge衬底的表面取向对远程外延的重要影响，并展示了在Ge（011）衬底上远程外延生长的BTO薄膜的结构和功能特性，深入研究了石墨烯对Ge表面的钝化作用。论文阐明了BTO薄膜在石墨烯上的生长动力学、热力学和应变弛豫过程。BTO在远程外延生长初期遵循三维岛状生长模式，并且已经部分弛豫。论文实现了远程外延的单晶BTO薄膜向硅衬底和柔性聚合物衬底的转移。由于自支撑的BTO膜没有衬底的夹持，并且存在大量氧空位，所以具有增强的挠曲电特性，其挠曲电响应因子比传统的钛酸锶衬底上生长的的BTO薄膜高4倍。

据悉，西安交通大学为该论文的第一完成单位。论文第一作者为西安交通大学电信学部电子学院博士生代立言。西安交通大学电信学部牛刚教授、任巍教授和李璟睿特聘研究员为论文的通讯作者。西安交通大学机械学院蒋庄德院士和赵立波教授是论文的共同作者。论文的合作单位还包括中国科学院上海微系统所、中国科学院苏州纳米所、德国莱布尼茨晶体生长研究所、美国加州大学洛杉矶分校、加拿大西蒙菲莎大学等。论文工作受到国家自然科学基金、陕西省重点研发计划、校青年拔尖人才计划等项目的支持。

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