西安交大超柔性多铁性复合薄膜研究取得重大进展

2021-03-12 20:11:03

快科技报道：柔性电子以优异的超柔性和延展性，不仅应用于便携式可穿戴设备，更是在医疗设备、军事等领域有着广阔的应用前景。因此，迫切需要研究更多的柔性功能性材料。其中，以功能性氧化物为基础的多铁性复合材料，具有复杂的多自由度和多序参量的耦合效应，从而表现出极丰富的宏观物理特性，成为低功耗柔性电子器件的首选材料。然而，功能性氧化物存在晶格缺陷，及其离子/共价键结合导致的延展性较差等问题，使多铁性复合材料表现出硬/脆、抗弯曲应变差(<1%)等特征，难以与柔性聚合物材料兼容。因此，如何实现多铁性复合材料的柔性和延展性，并实现多序参量的耦合，这是其应用于下一代低功耗柔性电子器件时亟待解决的问题。

图A为柔性Fe/BTO多铁性薄膜制备示意图；图B为转移至PDMS基底上子支撑Fe/BTO多铁性薄膜的光学照片；

图C为Fe/BTO多铁性薄膜的RSM图；图D为铁磁共振峰值随温度的变化曲线（热致结构相变实现磁电耦合）

针对这一问题，西安交通大学电子科学与工程学院刘明教授团队和中国科学技术大学罗震林教授团队合作，在前期超弹性可调极化钛酸钡薄膜研究的基础上，利用无损剥离技术制备了既具有超柔性又具有金属延展性的铁/钛酸钡(Fe/BaTiO3)单晶多铁性异质结，通过热致结构相变实现磁电耦合系数达120 Oe/℃，并利用弯曲应力场的不均匀特性实现面外磁共振场调控范围达690 Oe，唤起了柔性磁电耦合效应的研究机制，为今后低功耗柔性功能氧化物器件的发展提供了新颖的研究思路。

该研究结果以“Ultraflexible and Malleable Fe/BaTiO3Multiferroic Heterostructures for Functional Devices”为题，在国际著名期刊Advanced Functional Materials 上在线发表，并入选Inside Cover封面。西安交通大学电子科学与工程学院赵亚楠助理教授、彭仁赐讲师和郭筠婷博士生，以及中国科学技术大学刘志杰硕士生为共同第一作者。刘明教授和中国科学技术大学罗震林教授为共同通讯作者。此外，该研究工作以题目“既柔软又延展的铁/钛酸钡(Fe/BaTiO3)多铁性复合薄膜”被Willey MaterialsViews China报道。

该研究工作是刘明教授课题在超柔自支撑多铁性薄膜领域发表的又一研究成果，研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省重点研发计划等项目的资助，以及西安交大分析测试中心的支持。(文/西安交大）