中国产业竞争情报网 2017-11-07 浏览:
电子、微流体和其他尖端工程的应用成功利用了二维（2D）金属氧化物。这些氧化物层厚度薄而强度高，结合了氧化物的电子特性和纳米材料的高表面活性。虽然2D金属氧化物非常有用，但合成它们本身就很困难，成本也很高。阿里 扎瓦贝蒂和澳大利亚皇家墨尔本理工学院的同事们希望通过他们的室温液态金属合成工艺来降低合成成本，同时也能获得以前不能生产的新的二氧化钒。通过使用不同的镓合金作为溶剂，Zavabeti和他的研究人员证实了可以用一个低成本可扩展的方法，制造出独立的原子级薄的二维金属氧化物。
它们不同的电子性能和潜在的大比表面积和体积比使二维金属氧化物成为柔性电子学中理想的候选材料。理想情况下，研究人员将通过创建超薄2D试样来使表面积与体积比最大。Zavabeti等人通过新型液态金属合成来实现。
该小组通过制造出由HfO2组成的超薄电介质并表征其电子特性来证明其方法可行。该介电器件具有比传统制备的HfO2器件高三个数量级的击穿电场值。此外，器件的介电常数和带隙与HfO2相当。
使用金属作为溶剂
Zavabeti和同事用一种新的剥离技术制备了这种高功能的金属氧化物。他们准备了靶前驱体的熔体，例如Hf、Al或Gd，以及含有镓、铟和锡的非有毒金属合金。将一小滴的熔体暴露在空气中，然后让空气氧化。最后，将基底接触到液滴分离出已形成的金属氧化物，例如HfO2，Al2O3或GdO2。
通过高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）的分析揭示了约0.5至1nm厚的纯金属氧化物层。传统的沉积技术（例如化学蒸气）只能制备最小厚度约5nm的试样。另外，原子力显微镜（AFM）分析显示材料表面均匀没有破坏性的针孔。
这种液态金属合成技术依靠大多数金属与合金在室温下呈现的自限性原子级薄氧化膜。热力学要求产生最大的吉布斯自由能以降低氧化物表面积。通过分析单个金属的吉布斯自由能，研究人员确定了何种合金溶剂和液态金属的组合会产生目标金属氧化物。
研究人员还介绍了一种通过金属熔体向空气中鼓泡的液体悬浮技术。目标金属氧化物在该气泡中形成并悬浮在水中。他们认为，这两种合成方法可用形成和表征金属氧化物，其中包括 由于其各种电子，磁性，光学和催化性质而具有特别的重要性 。
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