原子厚度的层是否具有与块状材料相同的整齐的晶格结构一直是材料科学家们长期存在的问题。新的研究表明确实如此。

超薄悬浮SrTiO3薄膜的生长和迁移图

来源:©纪殿祥等/施普林格Nature Limited 2019

超薄钛酸锶薄膜的生长与转移

钙钛矿是由两种类型的阳离子和一种类型的阴离子组成的化合物,如钛酸锶,SrTiO3..与石墨不同的是,钙钛矿不能剥离形成二维层——各个层之间的键太牢固了。现在,来自中国和美国的材料科学家首次创造了原子薄的钛酸锶和铋铁氧体(BiFeO)3.)晶体。

他们没有试图削减大块材料,而是在缓冲材料——铝酸锶(锶铝酸锶)上种植钙钛矿3.艾尔2O6).铝酸盐是水溶性的,所以一旦材料浸入水中,钙钛矿薄膜就可以用胶带剥离。然后,研究人员小心地将平方毫米大小的层转移到硅晶片或多孔碳网格上。其他人先前生产的2D钙钛矿但一直没能把它和它赖以生长的支撑分开。

电子显微镜显示,钙钛矿几乎是二维的- 2到4个单位细胞厚,只包含一个单一的原子层。即使只有一个单位细胞厚,材料也能保持有序的晶体结构。

2D钙钛矿具有一些在块状材料中没有看到的令人惊讶的特性:铋铁氧体具有不同的晶体结构,即使在没有电场的情况下也显示出很大的电极化。钛酸锶是一种易碎的陶瓷,当生长成超薄薄片时就会变得灵活。

“我们预计2D钙钛矿氧化物可能会变得和石墨烯这项研究的幕后科学家写道。他们还希望探索扭曲的钙钛矿层是否表现类似于超导魔角石墨烯