制备异晶面同质结薄膜的方法

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1.本发明属于材料领域。具体地，本发明涉及制备异晶面同质结薄膜的方法。

背景技术：

2.薄膜材料如氧化物薄膜等具有丰富的物性，如超导、磁电、多铁性等等，在凝聚态物理中具有重要的意义。而相对于单一的薄膜材料，异质结将不同材料、不同应力状况或不同晶面耦合起来，能诱导出更新奇的物性，这在实验研究以及实际应用中都有很重要的意义。
3.目前主流获得异质结的方式是通过异质外延，异质外延是在已有材料基础上外延生长出另外的薄膜材料，其具有高的质量。但是这种方法具有诸多限制，如异质外延对晶格的适配度要求很高，同时异质外延由于受到衬底的夹持作用，其诸多物性可能都会受到抑制。此外，生长条件差别较大的材料难以通过异质外延的方式耦合在一起。
4.在种类繁多的异质结中，异晶面同质结是一个新兴的研究方向。异晶面同质结即在同一薄膜中出现不止一个晶面取向，此时薄膜可能会表现出与单晶薄膜不同的电学输运以及电磁学性质。外延生长薄膜对衬底有着较高的要求，过去人们只能在单一衬底上生长薄膜，生长的薄膜受单一衬底的限制，具有单一的晶相。目前并没有现有技术公开过如何制备得到异晶面同质结。
5.因此，目前急需一种制备异晶面同质结薄膜的方法。

技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种普适的制备异晶面同质结薄膜的方法。通过本发明的方法制得的异晶面同质结薄膜可以表现出与单晶薄膜不同的电学输运以及电磁学性质。
7.本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的。
8.在本发明的上下文中，术语“同种材料”是指具有同种晶体结构(即相同的原子堆叠方式)，且元素配比相同的材料。
9.在本发明的上下文中，术语“晶格适配”是指各材料彼此之间的晶格失配率小于等于5％。比如，a材料和b材料晶格适配是指(a材料的晶格常数-b材料的晶格常数)/a材料的晶格常数≤5％，当然，这种情况下，a材料的晶格常数大于b材料的晶格常数。如果b材料的晶格常数大于a材料的晶格常数，则a材料和b材料晶格适配是指(b材料的晶格常数-a材料的晶格常数)/b材料的晶格常数≤5％。
10.本发明提供一种制备异晶面同质结薄膜的方法，其包括如下步骤：
11.(1)在初始衬底上形成牺牲层，以获得牺牲层/初始衬底结构；
12.(2)在所述牺牲层/初始衬底结构的牺牲层上形成自支撑薄膜，以获得自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构；
13.(3)将所述自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构置于能够溶解牺牲层的溶液中直至牺牲层溶解，使得自支撑薄膜与初始衬底脱离接触，获得自支撑薄膜；
14.(4)将所述自支撑薄膜以不完全覆盖目标衬底的方式转移至目标衬底上，以获得自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的自支撑薄膜/目标衬底结构；
15.(5)在所述自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的自支撑薄膜/目标衬底结构上形成目标薄膜，即获得异晶面同质结薄膜；
16.其中，所述自支撑薄膜与目标衬底属于同种材料但是具有不同的晶面。
17.本发明的方法可以普适地制备自支撑薄膜并且实现自支撑薄膜的转移。自支撑薄膜和目标衬底只需是同种材料和不同晶面即可。通过本发明的方法可生长各种高质量的异晶面同质结。
18.优选地，在本发明所述的方法中，所述自支撑薄膜、牺牲层和初始衬底彼此之间是晶格适配的。
19.优选地，在本发明所述的方法中，所述自支撑薄膜为sto、牺牲层为sao，并且所述初始衬底为lsat或sto。
20.优选地，在本发明所述的方法中，所述自支撑薄膜、牺牲层和初始衬底彼此之间晶面相同。
21.优选地，在本发明所述的方法中，所述自支撑薄膜、目标衬底和目标薄膜彼此之间是晶格适配的。
22.优选地，在本发明所述的方法中，所述方法还包括，在步骤(3)中，将所述自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构置于能够溶解牺牲层的溶液中之前，在所述自支撑薄膜上形成保护层以获得保护层/自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构的步骤；
23.步骤(3)和步骤(4)则分别相应地通过包括如下步骤的方法进行：
24.(3)将所述保护层/自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底置于能够溶解牺牲层的溶液中直至牺牲层溶解，使得保护层/自支撑薄膜与初始衬底脱离接触，获得保护层/自支撑薄膜结构；
25.(4)将所述保护层/自支撑薄膜结构以自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的方式转移至目标衬底上，以获得自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的保护层/自支撑薄膜/目标衬底结构；之后，将所述保护层/自支撑薄膜/目标衬底中的保护层去除，获得自支撑薄膜/目标衬底结构。
26.优选地，在本发明所述的方法中，所述保护层选自pdms、热释放胶带、pmma和金属中的一种或几种。
27.优选地，在本发明所述的方法中，所述金属选自金、银和铂中的一种或几种。
28.优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(1)中的在初始衬底上形成牺牲层、步骤(2)中的在所述牺牲层上形成自支撑薄膜以及步骤(5)中的在所述自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的自支撑薄膜/目标衬底结构上形成目标薄膜各自独立地通过选自脉冲激光沉积、分子束外延、化学气相沉积或者磁控溅射的方法形成。
29.在本发明的具体实施方案中，采用脉冲激光沉积来实施本发明的方法，其包括以下步骤：(1)准备生长用靶材以及原始衬底：将牺牲层的靶材和自支撑薄膜的靶材装入腔体，将原始衬底贴于真空腔室中；通过机械泵和分子泵将腔室内抽到1
×
10-7
托以下，达到薄膜生长时需要的真空度，并调节生长所需要的氧压如3
×
10-2
托，然后升温到薄膜生长的温度，如700℃。(2)清洗靶材：调节激光器频率以及能量，如3hz 100mw，让激光先轰击靶材，清
洗靶材表面5分钟，此时关好基片挡板，不生长薄膜。(3)生长薄膜：先调至牺牲层的靶材，打开基片挡板，开始生长牺牲层，同时计时，通过生长时间控制厚度，牺牲层结束后关闭基片挡板，同时切换至自支撑薄膜的靶材，开始生长自支撑薄膜。(4)获得自支撑薄膜：将生长完牺牲层和自支撑薄膜的样品取出，置于能够溶解牺牲层的溶液如去离子水中。待牺牲层彻底溶解后，自支撑薄膜漂浮于水面上。供选择地，在自支撑薄膜表面覆盖一层保护层，保护层携带自支撑薄膜漂浮于水面上。(5)转移自支撑薄膜至目标衬底：可通过目标衬底直接捞起自支撑薄膜，此过程应尤其小心操作，避免破坏自支撑薄膜；捞起之后小心吹干自支撑薄膜。供选择地，先捞起保护层/自支撑薄膜，再将其贴到目标衬底上，最后通过加热或溶解的方式去除保护层。(6)生长目标薄膜，即异晶面同质结薄膜：重复步骤(1)至(3)，只是靶材换成目标薄膜的靶材，贴进腔室的样品为自支撑薄膜/目标衬底的组合。
30.在本发明的具体实施方案中，牺牲层通常但不限于溶于水、酸等液体，例如sr3al2o6(简称为sao)溶于去离子水，la
0.67
sr
0.33
mno3(lsmo，晶格常数约为)溶于稀盐酸等。牺牲层也需高质量的外延生长，需选择具有合适晶格常数的衬底，例如sao和lsmo都能在(la,sr)(al,ta)o3(lsat，晶格常数)衬底上高质量外延。同时，为保证牺牲层能高效地与溶液反应，牺牲层需要有足够的厚度，例如sao生长到10nm就能快速溶于水。
31.在本发明的具体实施方案中，自支撑薄膜是在牺牲层上外延，自支撑薄膜的晶格常数需与牺牲层适配。sao具有一个较大的原胞，其晶格常数为但是其仍然为立方结构，其与四个周期重复的sto(单个sto原胞晶格常数为四倍sto晶格常数为)之间的失配率只有1.4％，仍然处于晶格适配的范围内，所以sto薄膜能很好的在sao薄膜上外延生长。同理，sao与四个周期重复的lsat衬底的原胞只有2％的失配率，所以sao也能在lsat衬底上很好的外延生长。
32.同时，由于牺牲层和自支撑薄膜都是外延生长，其晶面都与衬底一致。例如，想要获得(001)晶面的自支撑srtio3(sto，晶格常数)薄膜，衬底就应选择晶格常数接近且同为(001)晶面的衬底，如lsat(001)衬底。
33.在本发明的具体实施方案中，目标衬底需选择与自支撑薄膜同种材料但不同晶面的衬底，例如自支撑薄膜为(001)的sto，则目标衬底应选择为(110)或(111)晶面的单晶衬底。
34.在本发明的具体实施方案中，目标薄膜仍需与自支撑薄膜以及目标衬底的材料保证有较小的晶格失配，如自支撑薄膜和目标衬底分别为(001)和(110)晶面的sto，则目标薄膜可选择srruo3(sro，晶格常数)和bifeo3(bfo，晶格常数)等。
35.在本发明的具体实施方案中，在自支撑薄膜极薄，厚度低至数个原胞层或数个纳米时，此时薄膜极端脆弱，很可能在牺牲层溶解过程中受力不均匀或是液面的波动的情况下损坏自支撑薄膜，因此需要用额外一层保护层来保护自支撑薄膜，再溶解牺牲层。这层保护层包括但不限于pdms(聚二甲基硅氧烷)、热释放胶带、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)或者金属如金、银。
36.pdms是一种温和柔性、贴附性好的高分性聚合物薄膜，其可与自支撑薄膜形成较好的接触。热释放胶带是一种室温下有较强粘性，而加热到一定温度下后粘性会迅速消失，
适合自支撑薄膜薄膜的保护以及在目标衬底上的释放。pmma是一种高分子聚合物，可旋涂在自支撑薄膜表面以形成保护，在转移到目标衬底上后pmma可被丙酮洗去，只留下目标衬底。此外保护层还可以是一层金属如金，银等，后期可以使用金属刻蚀剂去除。
37.在本发明的具体实施方案中，转移自支撑薄膜到目标衬底。最直接的，自支撑薄膜与其原始衬底脱离接触后，用目标衬底将其捞起，并小心吹干其表面水分，再将其慢慢烘干，以彻底去除液体残留特别是自支撑薄膜与目标衬底直接的液体。但是直接捞起有数个弊端，一是捞起时自支撑薄膜与目标衬底之间相对位置较难控制，难以做到精确定位；二是捞起过程中自支撑薄膜在与目标衬底接触的过程中存在液面较大幅度波动而对自支撑薄膜造成损害的情况。相对更优的，可以采用使用保护层的方法，先将携带自支撑薄膜的保护层从液体里捞出并烘干掉水分，由于有保护层所以自支撑薄膜在这个过程中基本不受损害。再将自支撑薄膜贴与目标衬底，此时形成保护层/自支撑薄膜/目标衬底结构，进行烘烤以加强自支撑薄膜与目标衬底之间的接触，最后去除保护层以完成自支撑薄膜到目标衬底的转移。此转移过程更加无损，且可以通过额外的步骤如将携带自支撑薄膜的保护层置于可以精确控制空间方向的位移平台(x、y、z轴以及围绕z轴的旋转)，其可以更加精确控制自支撑薄膜和目标衬底之间的相对位置。
38.脉冲激光沉积pld尤其擅长生长高质量的单晶钙钛矿氧化物薄膜，这对于生长高质量准确化学计量比的牺牲层以及同一薄膜在不同晶面上外延非常重要，所以后面实施例中更多的以pld生长的薄膜体系为例。
39.本发明通过在衬底上先生长一层牺牲层再生长自支撑薄膜。牺牲层通常溶于某些液体如水，酸等，将牺牲层溶解掉之后即获得自支撑薄膜。自支撑薄膜没有衬底的限制，可精确地转移到其他目标衬底上，为构造多种异质结提供了丰富的可能性。
40.本发明具有以下有益效果：
41.本发明通过将自支撑薄膜转移至不同晶面的目标衬底上以获得自支撑薄膜没有完全覆盖目标衬底的自支撑薄膜/目标衬底复合结构，可使得在其上生长的薄膜沿两个不同晶面生长形成异晶面同质结薄膜。两种晶面的界面处会有明显的晶界，同时异晶面同质结薄膜可以表现出与单晶薄膜不同的电学输运以及电磁学性质。
42.本发明的制备方法灵活、简易，这是因为自支撑薄膜与目标衬底可搭配出任意组合，且自支撑薄膜的厚度、相对于目标衬底位置、角度均可任意调整。
附图说明
43.以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
44.图1为本发明的一个具体实施方案的自支撑薄膜直接转移并生长异晶面同质结的示意图；
45.图2为本发明的一个具体实施方案的保护层辅助的自支撑薄膜转移并生长异晶面同质结的示意图；
46.图3为本发明的实施例1和实施例2制得的异晶面同质结薄膜的xrd图；
47.图4为本发明的实施例1制得的异晶面同质结薄膜的rsm图。
具体实施方式
48.下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
49.实施例1
50.采用脉冲激光沉积pld制备lasrcoo3(lsco)异晶面同质结。
51.先在lsat((la,sr)(al,ta)o3)原始衬底上生长水溶性牺牲层sao(sr3al2o6)，其中生长条件为：背底真空5
×
10-8
托，生长时氧压5
×
10-2
托，激光频率/能量为3hz 100mj，生长10000个脉冲；再在sao层上生长作为自支撑薄膜的单晶sto(srtio3)(001)薄膜，其中生长条件与sao层的生长条件相同，除了生长5000个脉冲。生长完成后在最外层sto(001)表面贴上热释放胶带(单面有粘性，释放温度为120℃)以起到保护作用。将热释放胶带/sto(001)/sao/lsat小心置于去离子水中浸泡足够长时间直至sao层完全溶解。热释放胶带携带sto层与lsat衬底完全分离。将热释放胶带捞出，有粘性且携带sto层的一侧朝上，小心吹干表面水分并在清洁空气中晾干30分钟。准备一块sto(110)单晶衬底，将前面已经彻底去除水分的热释放胶带具有sto(001)的一侧与sto(110)单晶衬底缓慢充分贴合且压紧，随后将热释放胶带/sto(001)/sto(110)转移到加热板上，升温至热释放胶带释放的温度，升温过程中保持压紧。达到释放温度后热释放胶带粘性消失，将携带的单晶sto(001)薄膜释放到单晶sto(110)目标衬底上，其中，单晶sto(110)目标衬底的面积大于单晶sto(001)自支撑薄膜的面积。再在sto(001)/sto(110)基础上生长lsco薄膜(常规lsco的晶格常数为)，其中生长条件为：背底真空5
×
10-8
托，生长氧压0.1托，激光频率/能量为3hz 100mj，生长5000个脉冲。由于lsco薄膜一部分是在sto(001)薄膜上外延，所以外延出lsco(001)薄膜，而lsco另外一部分是在sto(110)衬底上外延，所以外延出lsco(110)薄膜。即，同一层lsco薄膜中出现了(001)和(110)两种晶面，构成lsco异晶面同质结。
52.实施例2
53.该实施例的制备方法与实施例1相同，不同之处在于将实施例1中的sto(110)目标衬底换成单晶sto(111)目标衬底。即，准备自支撑薄膜sto(001)与实施例1相同，只是使用同样的步骤用热释放胶带将sto(001)薄膜转移到单晶sto(111)目标衬底上，在获得的sto(001)/sto(111)基础上外延lsco，得到包含(001)和(111)异晶面的lsco薄膜。
54.实施例3
55.采用脉冲激光沉积制备lasrcoo3异晶面同质结
56.先在sto(001)原始衬底上生长酸溶性牺牲层la
0.8
sr
0.2
mno3(lsmo，晶格常数约为)，其中生长条件为：背底真空5
×
10-8
托，生长时氧压0.1托，激光频率/能量为3hz 100mj，生长10000个脉冲；再在lsmo牺牲层上生长作为自支撑薄膜的单晶sto(srtio3)(001)薄膜，其中生长条件与牺牲层的生长条件相同，除了生长5000个脉冲。生长完成后在最外层sto表面贴上热释放胶带(单面有粘性，释放温度为120℃)以起到保护作用。将热释放胶带/sto(001)/lsmo/sto(001)小心置于稀盐酸(0.3体积％)中浸泡足够长时间直至lsmo层完全溶解。热释放胶带携带sto层与sto衬底完全分离。将热释放胶带捞出，有粘性且携带sto层的一侧朝上，小心吹干表面水分并在清洁空气中晾干30分钟。准备一块sto(110)单晶衬底，将前面已经彻底去除水分的热释放胶带具有sto(001)的一侧与sto(110)单晶衬底缓慢充分贴合且压紧，随后将热释放胶带/sto(001)/sto(110)转移到加热板上，升温至
热释放胶带释放的温度，升温过程中保持压紧。达到释放温度后热释放胶带粘性消失，将携带的单晶sto(001)薄膜释放到单晶sto(110)目标衬底上，其中，单晶sto(110)目标衬底的面积大于单晶sto(001)自支撑薄膜的面积。再在sto(001)/sto(110)基础上生长lsco薄膜(常规lsco的晶格常数为)，其中生长条件为：背底真空5
×
10-8
托，生长氧压0.1托，激光频率/能量为3hz 100mj，生长5000个脉冲。由于lsco薄膜一部分是在sto(001)薄膜上外延，所以外延出lsco(001)薄膜，而lsco另外一部分是在sto(110)衬底上外延，所以外延出lsco(110)薄膜。即，同一层lsco薄膜中出现了(001)和(110)两种晶面，构成lsco异晶面同质结。
57.实施例4
58.该实施例的制备方法与实施例1相同，不同之处在于将实施例1中的保护层由热释放胶带换成pdms。本实施的具体实施方案包括如下步骤：准备自支撑薄膜sto(001)与实施例1相同，但是保护层采用pdms。待携带sto(001)的pdms与原始衬底分离并去除水分后，使用常见的用于显微镜以及光学平台中的位移机构夹持一载玻片或是其他透明载体，将pdms没有自支撑薄膜的一侧贴于此载玻片上，将目标衬底sto(110)固定在此载玻片正下方。此时pdms携带sto(001)薄膜悬在目标衬底上方，并且可以通过调整位移机构来调整sto(001)薄膜相对于目标衬底的相对位置以及角度。在确定好角度后下降载玻片高度直至pdms与目标衬底接触，形成载玻片/pdms/目标薄膜/目标衬底的结构。然后进行原位加热，pdms的粘性在升温到一定程度后也会消失，充分加热之后pdms与载玻片以及目标衬底均分离，留下自支撑薄膜/目标衬底。继续在自支撑薄膜/目标衬底上外延薄膜，得到晶界位置及角度可控的异晶面同质结。
59.实施例5
60.该实施例的制备方法与实施例1相同，不同之处在于本实施例不采用保护层。即，生长完牺牲层后生长40nm的目标薄膜，当然，在其他实施方案中可以生长40nm以上的目标薄膜，使其足够强韧足以在牺牲层溶解过程中不发生破损。置于溶液中，待牺牲层溶解后，自支撑薄膜悬浮在溶液里，此时直接使用目标衬底捞起自支撑薄膜，烘干水分后外延目标薄膜。由于没有有机物组分的保护层，自支撑薄膜表面会相对干净，但是不能保证没有褶皱或是应力集中的情况。
61.实施例6
62.该实施例的制备方法与实施例1相同，不同之处在于将实施例1中的保护层由热释放胶带换成pmma。本实施的具体实施方案包括如下步骤：生长完自支撑薄膜后在其表面以4000rpm/min旋涂一层pmma 950a5薄膜以起到保护作用。牺牲层溶解后pmma薄膜携带自支撑薄膜漂浮在溶液里，且pmma薄膜由于其有较强的张力会在液面展平，自支撑薄膜也不会出现褶皱或是应力过于集中的情况。此时用目标衬底可捞起一块平整的pmma薄膜/自支撑薄膜，之后彻底烘干并加热足够长时间确保自支撑薄膜与目标衬底紧密贴合，随后将pmma/自支撑薄膜/目标衬底置于丙酮溶液中以去除pmma薄膜，留下自支撑薄膜/目标衬底，随后即可外延出异晶面同质结。
63.实施例7
64.该实施例的制备方法与实施例1相同，不同之处在于将实施例1中的保护层由热释放胶带换成蒸镀一层银。此金属层厚度不能过薄。该保护层的厚度为50nm。当然，在其他具
体实施方案中可以为50nm以上。溶解掉牺牲层后获得悬浮与液体中的金属/自支撑薄膜，用目标衬底捞起后彻底烘干掉水分，随后将金属/自支撑薄膜/目标衬底置于金属刻蚀剂中浸泡以去除金属，而获得自支撑薄膜/目标衬底。最后外延中异晶面同质结。
65.结果表征：
66.图3为实施例1和实施例2制得的异晶面同质结薄膜的xrd图。从下至上分别是：lsco直接生长在单晶sto(001)衬底上；lsco生长在转移了部分自支撑sto(001)的sto(111)衬底上(实施例2)；lsco生长在转移了部分自支撑sto(001)的sto(110)衬底上(实施例1)。
67.图4为实施例1制得的异晶面同质结薄膜的rsm(reciprocal space map)图。图4示出了lsco生长在贴了部分自支撑sto(001)的sto(110)衬底上(实施例1)以及lsco直接生长在sto(001)衬底上(lsco-sto(001))获得的薄膜的rsm图，其中“fs”前缀表示自支撑的意思。
68.xrd图中带标志的是衬底峰(如*、#、
▽
)，虚线为lsco(001)的峰。生长在自支撑sto(001)薄膜/单晶sto(111)衬底上的lsco同时测出了lsco(001)和lsco(111)的峰(实施例2)，表明成功制备出lsco的异晶面同质结。实施例1制得的薄膜同时测出lsco(001)和lsco(110)的峰。生长在自支撑sto(001)/单晶sto(110)衬底上的lsco薄膜的rsm图(实施例1)同时测出了lsco和sto在(110)晶面以及(001)、(002)晶面的信号，同样说明lsco薄膜存在(110)和(001)晶面。

技术特征：

1.一种制备异晶面同质结薄膜的方法，其包括如下步骤：(1)在初始衬底上形成牺牲层，以获得牺牲层/初始衬底结构；(2)在所述牺牲层/初始衬底结构的牺牲层上形成自支撑薄膜，以获得自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构；(3)将所述自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构置于能够溶解牺牲层的溶液中直至牺牲层溶解，使得自支撑薄膜与初始衬底脱离接触，获得自支撑薄膜；(4)将所述自支撑薄膜以不完全覆盖目标衬底的方式转移至目标衬底上，以获得自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的自支撑薄膜/目标衬底结构；(5)在所述自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的自支撑薄膜/目标衬底结构上形成目标薄膜，即获得异晶面同质结薄膜；其中，所述自支撑薄膜与目标衬底为同种材料且具有不同的晶面。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自支撑薄膜、牺牲层和初始衬底彼此之间是晶格适配的。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自支撑薄膜为sto、牺牲层为sao，并且所述初始衬底为lsat或sto。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自支撑薄膜、牺牲层和初始衬底彼此之间晶面相同。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自支撑薄膜、目标衬底和目标薄膜彼此之间是晶格适配的。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括，在步骤(3)中，将所述自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构置于能够溶解牺牲层的溶液中之前，在所述自支撑薄膜上形成保护层以获得保护层/自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构的步骤；步骤(3)和步骤(4)则分别相应地通过包括如下步骤的方法进行：(3)将所述保护层/自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构置于能够溶解牺牲层的溶液中直至牺牲层溶解，使得保护层/自支撑薄膜与初始衬底脱离接触，获得保护层/自支撑薄膜结构；(4)将所述保护层/自支撑薄膜结构以自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的方式转移至目标衬底上，以获得自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的保护层/自支撑薄膜/目标衬底结构；之后，将所述保护层/自支撑薄膜/目标衬底结构中的保护层去除，获得自支撑薄膜/目标衬底结构。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述保护层选自pdms、热释放胶带、pmma和金属中的一种或几种。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述金属选自金、银和铂中的一种或几种。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(1)中的在初始衬底上形成牺牲层、步骤(2)中的在所述牺牲层上形成自支撑薄膜以及步骤(5)中的在所述自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的自支撑薄膜/目标衬底结构上形成目标薄膜各自独立地通过选自脉冲激光沉积、分子束外延、化学气相沉积或者磁控溅射的方法形成。

技术总结

一种制备异晶面同质结薄膜的方法，包括：(1)在初始衬底上形成牺牲层，获得牺牲层/初始衬底结构；(2)在牺牲层上形成自支撑薄膜，获得自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构；(3)将自支撑薄膜/牺牲层/初始衬底结构置于能够溶解牺牲层的溶液中直至牺牲层溶解，使得自支撑薄膜与初始衬底脱离接触，获得自支撑薄膜；(4)将自支撑薄膜以不完全覆盖目标衬底的方式转移至目标衬底上，以获得自支撑薄膜不完全覆盖目标衬底的自支撑薄膜/目标衬底结构；(5)在自支撑薄膜/目标衬底上形成目标薄膜，即获得异晶面同质结薄膜；其中，自支撑薄膜与目标衬底为同种材料且具有不同的晶面。本发明的方法灵活、简易且能够普适性地制得异晶面同质结薄膜。简易且能够普适性地制得异晶面同质结薄膜。简易且能够普适性地制得异晶面同质结薄膜。