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News | 13-06-2022

Flexoelektrische BaTiO₃ Membranen: Innovative Materialstudie in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen

Schematische Darstellung der Exfoilierung von dünnen BaTiO₃ Schichten von Graphen-passivierten Germanium Substraten und Transfer auf flexibles Polyimid (PI) Substrats.

Mikrostrukturieung und Schichtransfer bieten die Möglichkeit, künstliche Kristallsysteme mit neuen Eigenschaften zu erzeugen, die über klassische Wachstumsansätze nicht zugänglich sind. Mit Hilfe der Remote Epitaxie ist es einem Team aus Forschern aus China und dem IKZ gelungen,  dünne freitragende, sauerstoffverarmte Barium-Titanat (BaTiO3) Schichten mit hohen flexoelektrischen Koeffizienten herzustellen. Dafür wurden bis zu 90 nm dünne BaTiO3 Schichten mit Hilfe der gepulsten Laserabscheidung heteroepitaktisch auf Graphen-passivierten Germanium Substraten abgeschieden und nach der Exfoilierung auf flexible Polymer-Substrate transferiert. Für die Struktur der Membranen spielte die Orientierung der Germanium Substrate eine wichtige Rolle. Die deutlich verbesserten flexoelektrischen Eigenschaften der BaTiO3 Membranen gegenüber konventionellen Dünnschichtschichtsystemen werden auf die Abwesenheit von chemischen Bindungen zum Polymer-Substrat und damit auf den reduzierten Klemmeffekt (Clamping effect) sowie auf die kubische Gitterstruktur der BaTiO3 Schichten, induziert durch die sauerstoffarme Wachstumsatmosphäre, zurückgeführt. Die Ergebnisse zeigen das große Potential solcher freitragenden komplexen Oxidschichtmembranen für z.B. Energy Harvesting in flexiblen Devices. Sie wurden in der Zeitschrift Nature Communications im Mai 2022 veröffentlicht (https://doi.org/10.1038/s41467-022-30724-7 ).

Die Arbeiten fanden im Rahmen des deutsch-chinesischen Joint Lab „Dielektrika“ zwischen dem IKZ und der School of Electronic Science and Engineering der Xi´an Jiatong Universität statt. Ziel des Joint Labs ist die Erforschung von Grundlagen und möglicher Anwendungen von dielektrischen Oxiden und 2D-Materialien sowie die Ausbildung und der Austausch von Studenten.

Nähere Infos zum dt.-chin. Joint Lab: https://www.ikz-berlin.de/forschung-lehre/joint-labs-support-labs

 

Weitere Informationen:
Jutta Schwarzkopf