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明尼苏达大学双城分校（University of Minnesota Twin Cities）领导的一个科学家和工程师团队开发了一种制造钙钛矿氧化物半导体薄膜的新方法，钙钛矿氧化物半导体是一种“智能”材料，具有独特的特性，可以对光、磁场或电场等刺激进行反应而产生变化。
这一发现将使研究人员能够利用这些特性，甚至将它们与其他新兴的纳米级材料相结合，以制造更好的设备，如传感器、智能纺织品和柔性电子产品等。
生产薄膜的材料使其更容易集成到电子设备的较小零部件中。许多薄膜是用一种叫做外延的技术制成的，这种技术包括将一种材料的原子放在一个基板上或一块模板上，一次一个原子层地形成一片薄膜材料。然而，大多数通过外延形成的薄膜都“粘”在其主基板上，限制了其用途。如果将薄膜从基板上分离成独立膜，则其功能性会变得更强。
明尼苏达大学领导的团队找到了一种新的方法，成功地制造出一种特殊金属氧化物——钛酸锶——的薄膜，他们的方法避开了过去困扰独立金属氧化物薄膜合成的几个问题。
明尼苏达大学化学工程与材料科学系教授Bharat Jalan表示：“我们发明了一种方法，可以用几乎任何氧化物材料制作一个独立的膜，并将其剥离，然后将其转移到我们感兴趣的任何物体上。现在，通过将这些材料与其他纳米级材料结合，我们可以获益于这些材料具有的功能，这也能让我们可以制造具有高功能性、高效率的设备。”
制造“智能”氧化物材料的独立膜是一项挑战，因为原子在三维的各个方向上都需键合，这和二维材料（如石墨烯）不同。在氧化物材料中制造膜的一种方法是使用称为远程外延的技术，该技术使用一层石墨烯作为基板和薄膜材料之间的中间层。
这种方法让薄膜氧化物材料形成薄膜，并像一条胶带一样从基材上剥离，从而形成独立的膜。然而，使用这种方法处理金属氧化物的最大障碍是材料中的氧在接触时会氧化石墨烯，破坏样品。
利用明尼苏达大学Jalan实验室首创的混合分子束外延技术，研究人员能够通过使用已经与氧键合的钛来解决这个问题。此外，他们的方法也能实现自动化学计量控制，这意味着他们可以自动控制成分。
Jalan表示：“我们通过几次实验首次证明，我们的新方法，可以在确保石墨烯不被氧化的同时制造复合氧化物。这是合成科学的一个重大里程碑。而且，我们的方法现在可来制造具有自动化学计量控制的复合氧化物膜。目前没有人还能够做到这一点。”
Jalan团队中的材料科学家与明尼苏达大学电气与计算机工程系Steven Koester教授实验室的工程研究人员密切合作，该实验室专注于制造2D材料。
“这些复合氧化物是一类广泛的材料，它们具有许多非常重要的固有功能，”明尼苏达大学双城分校明尼苏达纳米中心主任Koester说道。“现在，我们可以考虑使用它们来制造电子设备用的极小型晶体管，以及其他广泛的应用，包括柔性传感器、智能纺织品和非易失性存储器等。”
微信号｜半导体芯说
