Flexible electronics have a great potential to impact consumer electronics and with that our daily life. Currently, no direct growth of epitaxial functional oxides on commercially available flexible substrates is possible. In this study, in order to address this challenge, muscovite, a common layered oxide, is used as a flexible substrate that is chemically similar to typical functional oxides. We fabricated epitaxial MoO2 films on muscovite via pulsed laser deposition technique. A combination of X-ray diffraction and transmission electron microscopy confirms van der Waals epitaxy of the heterostructures. The electrical transport properties of MoO2 films are similar to those of the bulk. Flexible or free-standing MoO2 thin film can be obtained and serve as a template to integrate additional functional oxide layers. Our study demonstrates a remarkable concept to create flexible electronics based on functional oxides.

1.
G.
Gustafsson
,
Y.
Cao
,
G. M.
Treacy
,
F.
Klavetter
,
N.
Colaneri
, and
A. J.
Heeger
,
Nature
357
,
477
479
(
1992
).
2.
R. J.
Hamers
,
Nature
412
,
489
490
(
2001
).
3.
B.
Radisavljevic
,
M. B.
Whitwick
, and
A.
Kis
,
ACS Nano
5
(
12
),
9934
9938
(
2011
).
4.
G.
Eda
,
G.
Fanchini
, and
M.
Chhowalla
,
Nat. Nanotechnol.
3
,
270
274
(
2008
).
5.
Y.
Zhu
,
S.
Murali
,
W.
Cai
,
X.
Li
,
J. W.
Suk
,
J. R.
Potts
, and
R. S.
Ruoff
,
Adv. Mater.
22
(
46
),
5226
(
2010
).
6.
Y.
Xu
,
H.
Bai
,
G.
Lu
,
C.
Li
, and
G.
Shi
,
J. Am. Chem. Soc.
130
(
18
),
5856
5857
(
2008
).
7.
K. S.
Novoselov
,
V. I.
Fal'ko
,
L.
Colombo
,
P. R.
Gellert
,
M. G.
Schwab
, and
K.
Kim
,
Nature
490
,
192
200
(
2012
).
8.
A. K.
Geim
and
K. S.
Novoselov
,
Nat. Mater.
6
,
183
191
(
2007
).
9.
B.
Radisavljevic
,
A.
Radenovic
,
J.
Brivio
,
V.
Giacometti
, and
A.
Kis
,
Nat. Nanotechnol.
6
,
147
150
(
2011
).
10.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozow
,
D.
Jiang
,
Y.
Zhang
,
S. V.
Dubonos
,
I. V.
Grigorieva
, and
A. A.
Firsov
,
Science
306
(
5696
),
666
669
(
2004
).
11.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozow
,
D.
Jiang
,
M. I.
Katsnelson
,
I. V.
Grigorieva
,
S. V.
Dubonos
, and
A. A.
Firsov
,
Nature
438
,
197
200
(
2005
).
12.
A. H.
Castro Neto
,
F.
Guinea
,
N. M. R.
Peres
,
K. S.
Novoselov
, and
A. K.
Geim
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
109
(
2009
).
13.
K. S.
Kim
,
Y.
Zhao
,
H.
Jang
,
S. Y.
Lee
,
J. M.
Kim
,
K. S.
Kim
,
J.-H.
Ahn
,
P.
Kim
,
J.-Y.
Choi
, and
B. H.
Hong
,
Nature
457
,
706
710
(
2009
).
14.
S.
Bae
,
H.
Kim
,
Y.
Lee
,
X.
Xu
,
J.-S.
Park
,
Y.
Zheng
,
J.
Balakrishnan
,
T.
Lei
,
H. R.
Kim
,
Y. I.
Song
,
Y.-J.
Kim
,
K. S.
Kim
,
B.
Özyilmaz
,
J.-H.
Ahn
,
B. H.
Hong
, and
S.
Iijima
,
Nat. Nanotechnol.
5
,
574
578
(
2010
).
15.
X.
Li
,
Y.
Zhu
,
W.
Cai
,
M.
Borysiak
,
B.
Han
,
D.
Chen
,
R. D.
Piner
,
L.
Colombo
, and
R. S.
Ruoff
,
Nano Lett.
9
(
12
),
4359
4363
(
2009
).
16.
M.
Xu
,
T.
Liang
,
M.
Shi
, and
H.
Chen
,
Chem. Rev.
113
(
5
),
3766
3798
(
2013
).
17.
S. Z.
Butler
,
S. M.
Hollen
,
L.
Cao
,
Y.
Cui
,
J. A.
Gupta
,
H. R.
Gutiérrez
,
T. F.
Heinz
,
S. S.
Hong
,
J.
Huang
,
A. F.
Ismach
,
E.
Johnston-Halperin
,
M.
Kuno
,
V. V.
Plashnitsa
,
R. D.
Robinson
,
R. S.
Ruoff
,
S.
Salahuddin
,
J.
Shan
,
L.
Shi
,
M. G.
Spencer
,
M.
Terrones
,
W.
Windl
,
E.
Joshua
, and
J. E.
Goldberger
,
ACS Nano
7
(
4
),
2898
2926
(
2013
).
18.
Q. H.
Wang
,
K.
Kalantar-Zadeh
,
A.
Kis
,
J. N.
Coleman
, and
M. S.
Strano
,
Nat. Nanotechnol.
7
,
699
712
(
2012
).
19.
A. K.
Geim
and
I. V.
Grigorieva
,
Nature
499
,
419
425
(
2013
).
20.
D.
Jariwala
,
V. K.
Sangwan
,
L. J.
Lauhon
,
T. J.
Marks
, and
M. C.
Hersam
,
ACS Nano
8
(
2
),
1102
1120
(
2014
).
21.
H. Y.
Hwang
,
Y.
Iwasa
,
M.
Kawasaki
,
B.
Keimer
,
N.
Nagaosa
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Mater.
11
,
103
113
(
2012
).
22.
J.
Mannhart
and
D. G.
Schlom
,
Science
327
(
5973
),
1607
1611
(
2010
).
23.
H.
Takagi
and
H. Y.
Hwang
,
Science
327
(
5973
),
1601
1602
(
2010
).
24.
A.
Koma
,
Thin Solid Films
216
(
1
),
72
76
(
1992
).
25.
A.
Koma
,
J. Cryst. Growth
201–202
,
236
241
(
1999
).
26.
M. I. B.
Utama
,
Q.
Zhang
,
J.
Zhang
,
Y.
Yuan
,
F.
Belarre
,
J.
Arbiol
, and
Q.
Xiong
,
Nanoscale
5
,
3570
3588
(
2013
).
27.
W.
Yang
,
G. G.
Chen
,
Z.
Shi
,
C.-C.
Liu
,
L.
Zhang
,
G.
Xie
,
M.
Cheng
,
D.
Wang
,
R.
Yang
,
D.
Shi
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
Y.
Yao
,
Y.
Zhang
, and
G. G.
Zhang
,
Nat. Mater.
12
,
792
797
(
2013
).
28.
J.-H.
Lee
,
E. K.
Lee
,
W.-J.
Joo
,
Y.
Jang
,
B.-S.
Kim
,
J. Y.
Lim
,
S.-H.
Choi
,
S. J.
Ahn
,
J. R.
Ahn
,
M.-H.
Park
,
C.-W.
Yang
,
B. L.
Choi
,
S.-W.
Hwang
, and
D.
Whang
,
Science
344
(
6181
),
286
(
2014
).
29.
D.
Dumcenco
,
D.
Ovchinnikov
,
K.
Marinov
,
P.
Lazić
,
M.
Gibertini
,
N.
Marzari
,
O. L.
Sanchez
,
Y.-C.
Kung
,
D.
Krasnozhon
,
M.-W.
Chen
,
S.
Bertolazzi
,
P.
Gillet
,
A. F.
i Morral
,
A.
Radenovic
, and
A.
Kis
,
ACS Nano
9
(
4
),
4611
4620
(
2015
).
30.
J.
Kim
,
C.
Bayram
,
H.
Park
,
C.-W.
Cheng
,
C.
Dimitrakopoulos
,
J. A.
Ott
,
K. B.
Reuter
,
S. W.
Bedell
, and
D. K.
Sadana
,
Nat. Commun.
5
,
4836
(
2014
).
31.
Y. J.
Hong
and
T.
Fukui
,
ACS Nano
5
(
9
),
7576
7584
(
2011
).
32.
M. I. B.
Utama
,
Q.
Zhang
,
S.
Jia
,
D.
Li
,
J.
Wang
, and
Q.
Xiong
,
ACS Nano
6
(
3
),
2281
2288
(
2012
).
33.
M. I. B.
Utama
,
F. J.
Belarre
,
C.
Magen
,
B.
Peng
,
J.
Arbiol
, and
Q.
Xiong
,
Nano Lett.
12
(
4
),
2146
2152
(
2012
).
34.
P. K.
Mohseni
,
A.
Behnam
,
J. D.
Wood
,
C. D.
English
,
J. W.
Lyding
,
E.
Pop
, and
X.
Li
,
Nano Lett.
13
(
3
),
1153
1161
(
2013
).
35.
J. A.
DeRose
,
T.
Thundat
,
L. A.
Nagahara
, and
S. M.
Lindsay
,
Surf. Sci.
256
(
1–2
),
102
108
(
1991
).
36.
S.
Song
,
W. S.
Kim
,
J. M.
Ha
,
G. G.
Lee
,
J.-H.
Ku
,
H. S.
Kim
,
C. S.
Kim
,
C. J.
Choi
,
T. H.
Choe
,
J. Y.
Yoo
,
W. S.
Song
,
J. W.
Park
,
S. H.
Jeong
,
D. H.
Baek
,
K.
Fujihara
,
H. K.
Kang
,
S. I.
Lee
, and
M. Y.
Lee
,
IEDM Tech. Dig.
1999
,
427
430
.
37.
E. M.
Kaidashev
,
M.
Lorenz
,
H.
von Wenckstern
,
A.
Rahm
,
H.-C.
Semmelhack
,
K.-H.
Han
,
G.
Benndorf
,
C.
Bundesmann
,
H.
Hochmuth
, and
M.
Grundmann
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
3901
(
2003
).
38.
C.
Simbrunner
,
G.
Hernandez-Sosa
,
M.
Oehzelt
,
T.
Djuric
,
I.
Salzmann
,
M.
Brinkmann
,
G.
Schwabegger
,
I.
Watzinger
,
H.
Sitter
, and
R.
Resel
,
Phys. Rev. B
83
,
115443
(
2011
).
39.
V.
Bhosle
,
A.
Tiwari
, and
J.
Narayan
,
J. Appl. Phys.
97
,
083539
(
2005
).
40.
P.
Thakur
,
J. C.
Cezar
,
N. B.
Brookes
,
R. J.
Choudhary
,
R.
Prakash
,
D. M.
Phase
,
K. H.
Chae
, and
R.
Kumar
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
062501
(
2009
).
41.
J.
Li
,
S.
Zhang
,
J.
Bartell
,
C.
Nisoli
,
X.
Ke
,
P. E.
Lammert
,
V. H.
Crespi
, and
P.
Schiffer
,
Phys. Rev. B
82
,
134407
(
2010
).
You do not currently have access to this content.