تلفيق وطريقة قياس عنصر Ferroelectric مرنة تستند إلى هيتيرويبيتاكسي فإن دير فالس
Summary
في هذه الورقة، نقدم بروتوكولا مباشرة تنمو الفوقي بعد الرصاص مرونة الزركونيوم تيتانات عنصر الذاكرة على ميكا بلدية موسكو.
Abstract
مرنة غير متطايرة ذكريات تلقي الكثير من الاهتمام كما أنها قابلة للتطبيق للأجهزة الإلكترونية المحمولة الذكية في المستقبل، تعتمد على تخزين البيانات عالية الكثافة وقدرات استهلاك الطاقة المنخفضة. ومع ذلك، الذاكرة nonvolatile أكسيد عالي الجودة يقوم على ركائز مرنة كثيرا ما مقيد بخصائص مادية وعملية التصنيع ارتفاع درجة الحرارة لا مفر منه. في هذه الورقة، يقترح بروتوكولا مباشرة النمو الفوقي لكن مرنة الرصاص زركونيوم تيتانات ذاكرة عنصرا في بلدية موسكو ميكا. تمكين طريقة تقنية وقياس الترسيب تنوعاً تلفيق ذاكرة غير متطايرة مرنة بعد واحد-بلورية العناصر اللازمة للجيل القادم من الأجهزة الذكية.
Introduction
نجاح تصنيع عناصر الذاكرة nonvolatile مرنة (نفمي) يلعب دوراً رئيسيا في استغلال الإمكانات الكاملة للإلكترونيات مرنة. تقوم ميزة نفمي خفيفة الوزن واستهلاك منخفضة التكلفة، وانخفاض الطاقة، والسرعة وقدرات تخزين عالية الكثافة بالإضافة إلى تخزين البيانات ومعالجة المعلومات والاتصالات. بيروفسكيتي Pb (Zr، Ti) س3 (PZT) يعمل كنظام شعبية لتطبيقات مثل النظر بالاستقطاب الكبير، والاستقطاب السريع التبديل، ارتفاع درجة حرارة كوري وميدان القسرية منخفضة وارتفاع معامل كهرضغطية. في ذكريات nonvolatile ferroelectric، يمكنك التبديل نبض جهد خارجي الاستقطابات بقايا اثنين بين اتجاهين مستقرة، يمثلها ‘0’ و ‘1’. وغير متغير، ويمكن إكمال عملية القراءة/الكتابة داخل نانو ثانية. نفمي على أساس العضوية1،2،،من34،،من56 و غير العضوية7،،من89،10 ،11،،من1213،،من1415 ferroelectric مواد جربت على ركائز مرنة. ومع ذلك، يقتصر هذا التكامل ليس فقط عجز ركائز النمو ارتفاع درجة الحرارة ولكن أيضا أداء الجهاز المتدهورة والتسرب الحالي والمكشوف الكهربائية بسبب تلك السطوح أخشن. على الرغم من النتائج الواعدة، تناوب استراتيجيات مثل التخفيف من الركازة8 ونقل طبقة الفوقي على الركازة مرنة15 تعاني صلاحية مقيدة نظراً لعملية متعددة الخطوات المتطورة، عدم القدرة على التنبؤ ونقل، وانطباق محدود.
للأسباب المذكورة آنفا، من المهم استكشاف الركازة ملائمة التي قادرة على التغلب على زيادة الحرارية وتنفيذية محدودة من ركائز لينة المضي قدما بمرونة للإلكترونيات. ميكا مسكوفيت طبيعية (كال2(السي3س10) (OH)2) الركيزة مع ميزات فريدة مثل الذرة ناعمة الأسطح، عالية الثبات الحراري، يفرط الكيميائية، والشفافية العالية، المرونة الميكانيكية، و يمكن استخدام التوافق مع أساليب التصنيع الحالية للتعامل بفعالية مع هذه القضايا. أكثر من ذلك، يدعم هيكل الطبقات ثنائي الأبعاد ميكا أحادي ميل تنضيد فإن دير فالس، مما يخفف من شعرية والحرارية مطابقة الشروط، إلى حد كبير وبالتالي قمع الركيزة لقط تأثير. استغلوا هذه المزايا في النمو المباشر من أكاسيد الوظيفية16،17،،من1819،20،21،22، 23 في بلدية موسكو مؤخرا، ونظرا لمرونة الجهاز تطبيقات.
وهنا، نحن تصف بروتوكولا مباشرة النمو الفوقي الرصاص بعد مرنة الزركونيوم تيتانات (PZT) الأغشية الرقيقة في بلدية موسكو ميكا. ويتحقق ذلك من خلال عملية ترسيب ليزر النبضي الاعتماد على خصائص تنوعاً ميكا، أسفر عن هيتيرويبيتاكسي فإن دير فالس. الاحتفاظ بجميع خصائص متفوقة PZT الفوقي على ركائز بلوري واحد جامد مثل هذه الهياكل ملفقة ومعارض زيادة الحرارية والميكانيكية ممتازة. يوفر ميزة تكنولوجية على نقل متعددة الخطوات والركيزة رقيق استراتيجيات هذا النهج بسيطة وموثوق بها ويسهل تطوير العناصر التي طال انتظارها الذاكرة غير متغير مرن بعد واحد-بلورية شرط أساسي الجيل القادم من الأجهزة الذكية مع الأداء العالي.
Protocol
Representative Results
Discussion
خطوة رئيسية في تصنيع عناصر ferroelectric يكمن في استخدام سطح الركازة نظيفة وحتى/شقة. على الرغم من سطح ميكا طازجة ملصوق على نحو سلس الذرة، من الضروري أن يولي اهتماما للحيلولة دون معاناة تفتيت مرئية الأسطح، وتقسيم الطبقات، والشقوق، تضمينات، إلخ بعد ترسيب طبقة PZT، كان تبريد العينة تحت ضغط الأك…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا العمل كان تدعمها مؤسسة العلوم الطبيعية الصينية الوطنية (المنحة رقم 11402221 و 11502224) ومحاكاة “الدولة مفتاح المختبر من نابض الإشعاع المكثف” وتأثير (SKLIPR1513) والبحوث الرئيسية مقاطعة هونان وخطة التنمية (رقم أسبوع 2014 من 2016).
Materials
| Equipment | |||
| hot plate | Polish | P-20 | |
| PLD system | PVD products | PLD 5000 | |
| Ferroelectric test system | Radiant Technologies Precisions workstations | RT66A | |
| Semiconductor device analyzer | Agilent | B1500A | |
| Bending molds | home-made | Machined teflon material | |
| Bending stage | home-built | Labview interfaced setup which provides a prescise displacemnt as small as 1 micrometer | |
| Sputtering system | Beijing Elaborate | ETD-3000 | |
| Materials | |||
| mica(001) sheets | Nilaco corporation | 990066 | |
| conductive silver paint | Ted Pella, INC | No.16033 | |
| CoFe2O4 target | Kurt J.Lesker | ||
| SrRuO3 target | Kurt J.Lesker | ||
| PbZr0.2Ti0.8O3 target | Kurt J.Lesker | ||
| Pt target | Hefei Ke jing |
Riferimenti
- Kim, W. Y., Lee, H. C. Stable ferroelectric poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene) film for flexible nonvolatile memory application. IEEE Electron Device Letters. 33 (2), 260-262 (2012).
- Mao, D., Quevedo-Lopez, M. A., Stiegler, H., Gnade, B. E., Alshareef, H. N. Optimization of poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) films as non-volatile memory for flexible electronics. Organic Electronics. 11 (5), 925-932 (2010).
- Lee, G. G., et al. The flexible non-volatile memory devices using oxide semiconductors and ferroelectric polymer poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene). Applied Physics Letters. 99 (1), 012901-012903 (2011).
- Kim, R. H., et al. Non-volatile organic memory with sub-millimeter bending radius. Nature Communications. 5, 3583-3594 (2014).
- Liu, J., et al. Fabrication of Flexible, All-Reduced graphene oxide non-volatile memory devices. Advanced Materials. 25 (2), 233-238 (2013).
- Ji, Y., et al. Stable switching characteristics of organic nonvolatile memory on a bent flexible substrate. Advanced Materials. 22 (28), 3071-3075 (2010).
- Ghoneim, M. T., et al. Thin PZT-based ferroelectric capacitors on flexible silicon for nonvolatile memory applications. Advanced Electronic Materials. 1 (6), 1500045-1500054 (2015).
- Ghoneim, M. T., Hussain, M. M. Study of harsh environment operation of flexible ferroelectric memory integrated with PZT and silicon fabric. Applied. Physics. Letters. 107 (5), 052904-052908 (2015).
- Zuo, Z., et al. Preparation and ferroelectric properties of freestanding Pb(Zr,Ti)O3 thin membranes. Journal of Physics D: Applied Physics. 45 (18), 185302-185306 (2012).
- Kingon, A. I., Srinivasan, S. Lead zirconate titanate thin films directly on copper electrodes for ferroelectric, dielectric and piezoelectric applications. Nature Materials. 4 (3), 233-237 (2005).
- Shelton, C. T., Gibbons, B. J. Epitaxial Pb(Zr,Ti)O3 thin films on flexible substrates. Journal of the American Ceramic Society. 94 (10), 3223-3226 (2011).
- Rho, J., et al. PbZrxTi1−xO3 Ferroelectric thin-film capacitors for flexible nonvolatile memory applications. IEEE Electron Device Letters. 31 (9), 1017-1019 (2010).
- Bretos, I., et al. Activated Solutions Enabling Low-Temperature processing of functional ferroelectric oxides for flexible electronics. Advanced Materials. 26 (9), 1405-1409 (2014).
- Tsagarakis, E. D., Lew, C., Thompson, M. O., Giannelis, E. P. Nanocrystalline barium titanate films on flexible plastic substrates via pulsed laser annealing. Applied Physics Letters. 89 (20), 202910-202912 (2006).
- Bakaul, S. R., et al. High speed epitaxial perovskite memory on flexible substrates. Advanced Materials. 29 (11), 1605699-1605703 (2017).
- Li, C. I., et al. Van der Waal epitaxy of flexible and transparent VO2 film on muscovite. Chemistry of Materials. 28 (11), 3914-3919 (2016).
- Ma, C. H., et al. Van der Waals epitaxy of functional MoO2 film on mica for flexible electronics. Applied Physics Letters. 108 (25), 253104-253108 (2016).
- Bitla, Y., et al. Oxide heteroepitaxy for flexible optoelectronics. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (47), 32401-32407 (2016).
- Wu, P. C., et al. Heteroepitaxy of Fe3O4/muscovite: A new perspective for flexible spintronics. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (49), 33794-33801 (2016).
- Jiang, J., et al. Flexible ferroelectric element based on van der Waals heteroepitaxy. Science Advances. 3 (6), e1700121-e1700128 (2017).
- Amrillah, T., et al. Flexible multiferroic bulk heterojunction with giant magnetoelectric coupling via van der waals epitaxy. ACS Nano. 11 (6), 6122-6130 (2017).
- Bitla, Y., Chu, Y. H. MICAtronics: A new platform for flexible X-tronics. Flat Chem. 3, 26-42 (2017).
- Chu, Y. H. Van der Waals oxide heteroepitaxy. Quantum Materials. 2 (1), 67-71 (2017).
