在硅基上实现外延ZnO的可持续晶圆级集成，用于压电器件

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Sustainable Wafer-Scale Integration of Epitaxial ZnO on Silicon for Piezoelectric Devices

可持续集成外延ZnO微丝薄膜的硅基制造方法及压电响应研究，通过α-石英虚拟基底工程实现4英寸大尺寸制备，结合溶液化学降低成本，4D STEM和PFM技术建立晶体应变与压电响应关联，成功开发800nm厚可转移悬空膜，适用于柔性能源转换和传感设备。

　　

为了可持续地支持正在进行的能源转型，我们需要能够转换能量并制造传感设备的金属氧化物。然而，这些材料的制造成本较高，而且迄今为止，以可持续的方式生产它们仍然是一个重大挑战。此外，技术上的难题，如可扩展性和在硅片上使用微电子技术进行集成，对整个材料制备过程提出了严格的要求。在这项研究中，我们制造了最大尺寸达4英寸的α-石英虚拟基底，从而促进了外延ZnO微线在硅片上的大规模和可持续集成。这些材料是通过溶液化学方法在硅片上制备的，提供了能够满足严格经济要求的单芯片解决方案，以更低的成本开发可持续设备。通过这项集成技术，我们展示了在晶圆尺度上微制造（110）ZnO/(100)α-石英/(100)硅压电膜谐振器的技术，这些谐振器在能量转换和传感领域具有潜在应用。我们结合了四维（4D）STEM衍射和压电力显微镜（PFM）技术，建立了外延（110）ZnO在微观尺度上的垂直晶体应变与压电响应之间的关联。最后，我们成功制备了厚度为800纳米的（110）ZnO悬浮膜，并将其转移到柔性基底上，使其适用于柔性设备。