CIF等离子清洗机助力二维铁电材料CIPS研究，客户团队研究成果荣登《ACS Materials Letters》！

SiO₂/Si 衬底作为CIPS薄片的承载基底，其表面的有机污染物、纳米级粉尘、微小杂质等，易导致后续剥离的CIPS薄片出现贴合不紧密、界面气泡、晶格畸变等问题，甚至会引入额外的衬底应变，干扰CIPS本征的结构相变规律与压电性能表征，造成实验数据偏差，衬底的清洁度与表面状态，直接决定了后续所有实验表征的真实性与准确性。

揭示了CIPS厚度驱动相变的结构 - 力学起源：发现CIPS在80~100nm临界厚度区间会发生三斜相到单斜相的结构相变，该相变伴随材料面外模量显著软化、层间剪切阻力降低，且这一变化由Cu⁺离子介导的层间晶格重排主导，同时明确了离子动力学与层间力学特性的耦合关系是相变的核心机制。

    确定了CIPS压电性能的最厚度窗口：通过关联厚度依赖性力学柔量与压电系数，发现CIPS在100nm厚度附近压电系数达到峰值（d₃₃≈27 pm/V），实现了最的机电转换效率，且该效率优于传统压电材料。

   阐明了CIPS压电性能的厚度演化规律：超薄CIPS（<50nm）因表面能主导、退极化场增强，极化畴呈离散状，压电性能受抑制；厚度超过95nm后，极化畴融合为连续状，长程铁电有序形成，压电性能提升；而厚度超100nm后，随晶相转变自发极化降低，压电性能逐渐衰减。

   验证了CIPS基器件的实用化潜力：基于100nm最厚度制备的CIPS基压电传感器，实现了高机电耦合效率与优异电压灵敏度的协同兼顾（这一性能组合是传统压电器件难以实现的），且器件输出电压与施加压力呈线性相关，稳定性、重复性良好，为下一代柔性传感器、精密执行器、低功耗能量收集器的设计提供了具体的材料厚度与结构参考。

图1(a) 接触共振原子力显微镜（CR-AFM）测试装置示意图；插图展示了接触共振频率偏移规律及CuInP₂S₆（CIPS）的晶体结构。(b) 不同厚度CIPS薄片的形貌与共振频率图谱，比例尺为2微米（μm）。(c) 沿图 (b) 中实线测得的样品高度与共振频率的线剖面曲线。(d) 接触共振频率差（Δf）随样品厚度的变化规律。(e) 提取的面外模量（C₃₃）与样品厚度的关系曲线；其中蓝色曲线对应三斜相的模量演化规律，红色曲线对应单斜相的模量演化规律。

图2(a)、(b) 分别为20nm和130nm厚度的CIPS薄片沿面外（z）方向的选区电子衍射（SAED）图谱；插图为沿y轴方向观察到的三斜相和单斜相的侧面结构示意图。(c)~(e) 原子力显微镜（AFM）形貌图、开尔文探针力显微镜（KPFM）测试图及侧向力图像，可反映不同厚度CIPS薄片的厚度依赖性摩擦特性。(f) 薄膜表面能与摩擦特性随厚度的演化规律示意图。(g)48nm和148nm厚度CIPS薄片的典型载荷 - 摩擦力曲线。

图3说明(a) 不同外加电压下CIPS的压电力显微镜（PFM）振幅响应（已消除共振放大效应），所用薄片的厚度为75nm。(b) 从压电力显微镜（PFM）测试结果中提取的具有厚度依赖性的压电系数，以及对应的拟合曲线。(c) 在匹配的晶向和可对比的厚度范围内，CIPS与各类代表性材料的面外机电耦合系数（k）对比情况。

图4说明(a) 基于CIPS制备的压电传感器的结构示意图，插图展示了施加的循环载荷方式。(b) 该器件产生的周期性压电响应曲线，同时给出了选定区域的放大视图。(c) 在2N恒定压力下测得的、具有厚度依赖性的电压输出特性。(d) 器件在不同外加压力作用下的电压响应情况。(e) 压电电压系数随样品厚度的变化规律。