二氧化钒（VO2）具有众所周知的金属-绝缘体相变，已被用来实现光电探测器、调制器和致动器中有趣的智能功能。而晶圆级自支撑VO2（f-VO2）薄膜对于将VO2与其他材料集成到多功能器件至关重要。遗憾的是，由于晶圆级刻蚀需要很长的时间，而且无论在酸性还是碱性腐蚀液中都会破坏两性VO2，所以尚未制备出晶圆级f-VO2。
近日，北京工业大学张新平教授，清华大学刘锴报道了采用纳米针孔渗透-刻蚀（NPE）技术，在6分钟内即可获得晶圆级f-VO2薄膜，远低于侧面刻蚀（数千分钟）。
文章要点
1）研究人员采用反应磁控溅射和退火工艺在SiO2衬底(SiO2/Si或石英衬底)上制备了具有纳米针孔结构的VO2薄膜。随着VO2薄膜在退火过程中由光滑的VO2薄膜转变为颗粒状的多晶VO2薄膜，纳米针孔在VO2晶界附近自然形成，并均匀分布在VO2薄膜上，使缓冲氧化物刻蚀(BOE)溶液通过NPE去除了VO2/SiO2界面。湿法蚀刻释放过程通过BOE从众多纳米针孔渗透到整个VO2薄膜上，能够快速一步制备晶圆级f-VO2薄膜。
2）研究发现，f-VO2薄膜保持了其原始的金属到绝缘体的转变和固有的机械性能，并且可以顺畅地转移到任意的衬底上。
3）研究人员将制备的f-VO2薄膜集成到各种大规模智能器件中，包括太赫兹调制器、可伪装光致动器和温度指示条，它们显示出低插入损耗、快速响应和低触发功率的优势。因此，这些f-VO2薄膜通过与其他功能材料的异质集成，实现了更有趣的应用。
参考文献
He Ma, et al, Wafer-scale freestanding vanadium dioxide film, Sci. Adv. 7, eabk3438 (2021)
DOI: 10.1126/sciadv.abk3438
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk3438
