单晶材料是一种应用日益广泛的新材料，由单独的一个晶体组成，其衍射花样为规则的点阵。

相对普通的多晶体材料性能特殊，一般采用提拉法制备。单晶材料根据晶体生长法制作分为

借由柴克劳司基法(Czochralski)又名晶体生长法将复晶晶体提炼成对称的、有规律的、成几何型的单晶格结构。

浮区法(Floating zone)可将低纯度硅晶体提炼成对称的、有规律的、成几何型的单晶晶格结构。

单晶是由结构基元在三维空间内，呈周期排列而成的固态物质。如水晶，金刚石，宝石等。单向有序排列决定了它具有以下特征：均匀性、各向异性、自限性、对称性、小内能和大稳定性。随着生产和科学技术的发展?天然单晶已经不能满足人们的需要，各种产业都提出了对单晶材料的大量需求，如：钟表业提出了对红宝石的大量需求、机械加工业提出了对金刚石的需求等等。于是单晶材料的历史就进入了人工制备的阶段。

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上海金畔生物科技有限公司可以提供各种二维晶体材料以及晶体基片，如HfTe2 碲化铪晶体、HfSe2 硒化铪晶体、HfS2 硫化铪晶体、GeSe 硒化锗晶体、GaTe晶体、GaSe 硒化镓晶体、Fe3GeTe2晶体、CuS 晶体、CdI2晶体>10平方毫米、BiTe晶体、BiSe 晶体、硫化铋 Bi2S3 晶体、Bi2O2Te 晶体、AgCrSe2晶体、hBN 六方氮化硼晶体等等;  我们提供的产品仅仅用于科研,不能用于临床,也提供二维晶体粉末材料.  

产地 ：上海

纯度：99%

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钛酸钡(BaTiO3, BTO)是早发现的钙钛矿型铁电体，然而，钛酸钡单晶仍然是当今铁电体和凝聚态物理领域内的研究热点，因为它不仅是基础研究的理想材料，具有适宜基础研究的完整结构和复杂相变过程，而且具有优良的电光与光折变性能，现今又发现能够实现可逆的大场致应变，在高应变驱动器上展现出了强烈的应用前景，同时，通过工程化畴结构的调整，其具有优良的压电性能，这使得钛酸钡单晶同时成为非线性光学器件、压电和高应变领域内的一 种优秀的无铅环保型单晶材料。

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金属基片，包括多晶和单晶金属。单晶铝被广泛应用于基质金属。

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    将钙钛矿集成到半导体制备行业标准的光刻工艺中。在这项研究中，工程师们设计了一种光刻掩模图案，控制横向和纵向尺寸，开发出了一种控制钙钛矿单晶生长的方法（图1）。

图1. 光刻掩模法外延生长钙钛矿单晶

溶液光刻辅助外延生长和转移策略

在基础上（图1），进一步开发了高效、地控制钙钛矿单晶器件生长和制造的方法—溶液光刻辅助外延生长和转移策略，用于任意衬底上制备单晶杂化钙钛矿薄膜。

图2是溶液的光刻辅助外延生长和转移策略制造单晶钙钛矿的过程示意图及其实物和相应单晶质量表征。

研究人员使用杂化钙钛矿晶体（例如MAPbI3）作为外延生长杂化钙钛矿单晶的衬底，其次，使用一层2μm的图案化聚合物（例如对二甲苯）作为生长掩模，然后，利用光刻技术在杂化钙钛矿块状晶体的衬底上蚀刻掩模图案以控制超薄晶体膜的生长。后，将单晶层从块状晶体衬底上剥落，并在保持其形状以及对衬底的粘附性的同时能够转移到任意衬底上。随后通过对该杂化单晶薄膜的结构、电学、光学等分析表征也充分证明了其高质量的单晶和光电学性能。

图2. 溶液光刻辅助外延生长及转移策略制备单晶杂化钙钛矿薄膜

进一步地，如图3所示，该单晶薄膜能够被转移到弯曲的普通衬底上，尺寸约为1cm×1 cm×2μm，钙钛矿位于夹在两层材料之间的中性机械平面上，从而使得薄膜可以弯曲。通过相应上百次的机械疲劳试验测试、光学显微分析以及电学分析发现了其厚度依赖的机械柔性和载流子输运规律。

这种柔性及优良的载流子输运特征使得该单晶膜能够融合到高效柔性薄膜太阳能电池以及可穿戴设备中，用于实现无源无线器件。

图3. 单晶杂化钙钛矿薄膜机械柔性及载流子输运厚度依赖

随后，研究团队利用铅–锡组成成分逐渐变化的生长溶液进行杂化单晶杂化钙钛矿的生长，实现了连续梯度带隙变化的单晶杂化钙钛矿薄膜（图4）。通过光学、SEM和电学相应分析表征证明了高质量梯度带隙变化的单晶杂化钙钛矿薄膜。

图4. 梯度组成带隙调控单晶杂化钙钛矿薄膜生长

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外延生长Fe薄膜的过程如下:

(1）准备单晶基底

要实现外延，需要保证单晶基底表面的绝对清洁，以产生用于束缚沉积原子的表面晶体场。对于不同的基底具有不同的处理工艺。对于单晶硅基底，首先依次使用氯仿、丙酮、甲醇进行超声清洗;其次用5%的HF对表面进行腐蚀2分钟，以除去表面氧化层;之后用去离子水冲洗基底，用高纯氮气吹干后马上将基底安装至真空腔内的样品架上:最后，在高真空中加热至700 °C进行除气。对于单晶GaAs基底，首先依次使用氯仿、丙酮、甲醇、去离子水进行超声清洗;之后用高纯氮气吹干后马上将基底安装至真空腔内的样品架上;在高真空中将基底快速加热至600°C左右，使得GaAs刚刚到达分解温度，同时观察RHEED，当出现细线衍射图样时立即停止加热，逐渐冷却至室温，使GaAs表面经过重构变得平整。

(2）生长条件的选择

在完成基底准备后，对生长腔持续抽真空8至12小时。在生长腔的真空度稳定在10-1° mbar量级后，经过两个小时的时间，将Fe源升温至1250 °C。Fe源的温度决定了蒸发分子束的流量（生长速率)，以及原子与基底接触时的动能（与基底温度相配合决定是否能够适当沉积)，经过查阅文献和反复试验，确定了Fe源温度为1250°c，基底温度为30 °C。

(3）薄膜生长过程

在升温完成后，打开Fe的挡板，开始薄膜生长。在生长过程中，实时监测RHEED的图样并记录，保证生长过程中及生产完成后RHEED图样始终保持条形，从而确定生长模式为layer by layer的生长（如果是核生长模式或层核生长模式，则在生长过程中应当出现点状图样与条形图样的转化或交替转化)。

如图所示，当基底为（100）面的单晶GaAs时（晶格常数0.565 nm)，计算出生长完成后的Fe薄膜的晶格常数为0.28 nm，符合α相的固态Fe的bcc晶胞晶格常数。

对于Fe薄膜的微观型貌特征，以在Si (111）表面生长的样品为例，表面如图下 (a)和(b)所示，样品厚度均匀，界面清晰，晶体结构完整。如图上(c)

所示，通过AFM（原子力显微镜）的分析软件可以确定样品表面的均方根粗糙度为0.9 nm，由此可知样品表面相当平整。需要说明的是，对于微观型貌来说，不同基底生长的样品均可以达到图中下的标准。

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yyp2021.3.25

离子注入剥离方法可以实现几乎所有单晶薄膜材料的转移制备,其制备的薄膜材料具有与单晶材料相当的晶体结构和电学性能。现有的硅晶圆的尺寸通常在12英寸,而氮化家(氮化昇)、砷化家(砷化家)、磷化锢(磷化锢);银酸锂(银酸锂)等材料的晶圆尺寸通常在4-6英寸。由于离子注入剥离方法原理的限制,其将类似氮化家(氮化家)等小尺寸晶圆制备超过6英寸的单晶薄膜受到了严重限制,氮化家(氮化家)、砷化家(砷化家)﹑磷化钢(磷化钢)﹔锯酸锂(锯酸锂)等单晶薄膜受到了应用的局限性。

提供的一种拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法,包括如下制备步骤:选择至少两个小尺寸单晶晶圆,在各小尺寸单晶晶圆的下表面注入高能量离子，使得各小尺寸单晶晶圆内部形成损伤层,损伤层将小尺寸单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层,得到具有损伤层的小尺寸单晶晶圆;

在衬底的上表面划分出与各具有损伤层的小尺寸单晶晶圆匹配的键合区域,在键合区域内制备与各具有损伤层的小尺寸单晶晶圆匹配的键合层;

将各具有损伤层的小尺寸单晶晶圆的下表面叠放于一一对应的键合区域内,进行键合处理和晶圆劈裂处理,移除上压电层,制得拼接小尺寸单晶薄膜。

优选地,小尺寸单晶晶圆包括石英、片酸锂(LN)﹑钮酸锂(LT)﹑氮化铝、氧化锌、钛酸钡、磷酸二氢钾、锯镁酸铅、氮化家、砷化家、磷化锢、碳化硅、金刚石中的一种。

优选地,小尺寸单晶晶圆的规格为1×1mm2-100×100mm3;优选地,小尺寸单晶晶圆的规格为5×5mm2-10×10mm2。

图1为拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法步骤框图

图2为本发明中所述拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法步骤示意图

图3为本发明中所述拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法步骤示意图

图4为本发明中所述拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法步骤示意图图6为本发明中所述拼接式小尺寸单晶薄膜结构示意图(俯视图);附图标记说明:

图5为本发明中所述拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法步骤示意图

图6为本发明中所述拼接式小尺寸单晶薄膜结构示意图(俯视图)

附图标记说明：

1-单晶薄膜;2-衬底;3-键合层;4-损伤层;5-上压电层。

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Cr掺杂ZnS的中间带薄膜

铜钴锡硫(硒)(CCTS(Se))薄膜

氧化石墨烯/硝酸银复合薄膜

氧化石墨烯/PDDA薄膜

硫化砷AS2S3薄膜

硫化砷非晶态半导体薄膜

硫化砷玻璃薄膜

低温生长富砷的镓砷锑薄膜

As掺杂碲镉汞薄膜

锗砷硒半导体薄膜

三硒化二铋Bi2Se3薄膜

Sb2Te3薄膜

三碲化二铋Bi2Te3薄膜

晶界调控n型碲化铋薄膜

碲化铋取向纳米柱状薄膜

碲化铋纳米薄膜

碲化铋(Bi2Te3)化合物热电薄膜

碲化镉硅基薄膜

锰铋稀土(MnBiRE)磁光薄膜

二硫化銅銦薄膜

二硫化钨固体润滑薄膜

二硫化铼(ReS2)薄膜

二维二硫化钨薄膜

二碲化钛(TiTe2)过渡金属二硫化物薄膜

二维碲化铂纳米薄膜

二硒化銅銦(CuInSe2,CIS )薄膜

CIGSeS/CIGSe复合薄膜

大尺寸单层硒分区掺杂二硫化钨薄膜

铜铟镓硒/硫/硒硫薄膜

具有光引出层的柔性气密性薄膜

锆钛酸铅(Pb(Zn0.53Ti0.47)O3,简写为PZT)薄膜

鋯鈦酸鉛 (PbZr0.5Ti0.5O3) 薄膜

強介電 Pb(Zr, Ti)O3 薄膜

强诱电体/高取向度PZT铁电薄膜

Bi2-xSbxTe3基热电薄膜

MOCVD-Pb(Zr,Ti)O_3薄膜

Pb(Zr,Ti)O3–CoFe2O4纳米复合薄膜

多铁性磁电复合薄膜

聚酰亚胺/纳米Al2O3复合薄膜

金刚石薄膜

直流磁控溅射ZnO薄膜

WO3-TiO2薄膜

超疏水多孔阵列碳纳米管薄膜

仿生超疏水性薄膜

掺锡TiO2复合薄膜

TiO2-SiO2超亲水性薄膜

金属离子掺杂的TiO2薄膜

纳米碳纤维膜/钴酸锂三维同轴复合膜

含氢类金刚石薄膜

纳米结晶金刚石碳膜

三明治结构透明导电薄膜

三维纳米多孔石墨烯(3D-npG)薄膜

高性能的碳纳米纤维柔性薄膜

石墨烯基透明导电薄膜

球壳状连续异质结构的3D纳米多孔石墨烯(hnp-G)薄膜

聚丙烯腈纳米纤维薄膜

石墨烯/多孔碳膜

三维多孔碳膜

二维氮化硼纳米薄膜

高性能钠离子薄膜

多孔石墨烯/碳纳米管复合薄膜(PGNs-CNT)

石墨烯/二氧化锰复合薄膜

各向异性导电高分子复合薄膜

碳氮化物薄膜

微纳结构薄膜

三维阶层多孔金膜

大内径碳纳米管阵列薄膜

金纳米颗粒-碳复合材料催化剂薄膜

纳米反应器阵列薄膜

铁氧体/石墨烯基纳米复合薄膜

三维网络结构铁氧体/碳材料纳米复合薄膜

具有大孔-中孔多级孔结构的自支撑碳纳米管薄膜

非晶碳基纳米多层薄膜

离子液体/织构化类金刚石碳复合润滑薄膜

碳纳米纤维薄膜

硫化钴镍纳米棒-静电纺丝碳纳米纤维复合薄膜

金球/多壁碳管/聚苯胺薄膜

三维多孔碳纳米管/石墨烯导电网络的柔性薄膜

三维镍纳米线薄膜

超顺排碳纳米管薄膜

yyp2021.3.24