Una fabricación y método de medición de un elemento ferroeléctrico Flexible basado en heteroepitaxias de Van Der Waals
Summary
En este trabajo, presentamos un protocolo directamente creciendo un epitaxial todavía elemento de memoria de titanato de circonio de cable flexible en la mica moscovita.
Abstract
Memorias no volátiles flexibles han recibido mucha atención como son aplicables para dispositivo electrónico inteligente portátil en el futuro, confiando en las capacidades de bajo consumo de energía y almacenamiento de datos de alta densidad. Sin embargo, la memoria no volátil de óxido de alta calidad basado en los substratos flexibles es a menudo limitada por las características del material y el proceso de fabricación de alta temperatura inevitable. En este trabajo, se propone un protocolo directamente crecimiento epitaxial pero flexible plomo circonio titanato memoria elemento de mica moscovita. El método de medición y técnica de deposición versátil permiten la fabricación de elementos de memoria no volátil flexible pero monocristalino necesarios para la próxima generación de dispositivos inteligentes.
Introduction
La exitosa fabricación de elementos de memoria no volátil flexible (NVME) desempeña un papel clave en la explotación de todo el potencial de la electrónica flexible. NVME disponen de peso ligero, bajo costo, de baja potencia consumo, alta velocidad y capacidades de almacenamiento alta densidad además de almacenamiento de datos, procesamiento de la información y la comunicación. Perovskita Pb (Zr, Ti) O3 (PZT) actúa como un sistema popular para las aplicaciones teniendo en cuenta su gran polarización, polarización rápida conmutación, alta temperatura de Curie, bajo campo coercitivo y alto coeficiente piezoeléctrico. En memoria no volátil ferroeléctrico, un pulso de voltaje externo puede cambiar las polarizaciones dos remanente entre dos direcciones estables, representadas por ‘0’ y ‘1’. Es no volátil, y puede completarse el proceso de lectura y escritura en nanosegundos. NVME base orgánica1,2,3,4,5,6 y inorgánicos7,8,9,10 ,11,12,13,14,15 materiales ferroeléctricos se han intentado sobre sustratos flexibles. Sin embargo, esta integración está limitada por no sólo la incapacidad de los sustratos de crecimiento de alta temperatura, pero también el rendimiento degradado, fuga de corriente y cortocircuitos debido a sus superficies más ásperas. A pesar de resultados prometedores, alternan estrategias como la reducción de sustrato8 y la transferencia de la capa epitaxial en un substrato flexible15 sufren viabilidad restringida ante el sofisticado proceso de varias fases, la imprevisibilidad de la transferencia y aplicabilidad limitada.
Por las razones ya mencionadas, es fundamental explorar un sustrato adecuado que es capaz de superar la limitada estabilidades térmicas y operacionales de substratos suaves para avanzar electrónica flexible. Una mica moscovita natural (KAl2(AlSi3O10) (OH)2) sustrato con características únicas como atómico alisar superficies, alta estabilidad térmica, inercia química, alta transparencia, flexibilidad mecánica, y compatibilidad con los métodos actuales de fabricación puede utilizarse para tratar eficazmente estas cuestiones. Más aún, la estructura de capas bidimensional de mica monoclínico apoya epitaxy de van der Waals, que mitiga el enrejado y coincidencia de condiciones, de tal modo perceptiblemente suprimir el sustrato efecto de sujeción térmico. Estas ventajas han sido explotadas en el crecimiento directo de óxidos funcionales16,17,18,19,20,21,22, 23 en mica recientemente, a la vista de aplicaciones para dispositivos flexibles.
Adjunto, describimos un protocolo para directamente crecimiento epitaxial todavía flexible plomo circonio titanato (PZT) de películas delgadas de mica moscovita. Esto se logra mediante un proceso de deposición pulsada del laser depende de las propiedades versátiles de mica, lo que resulta en heteroepitaxias de van der Waals. Tales estructuras prefabricadas conservar todas las propiedades superiores de PZT epitaxial en sustratos rígidos de cristalinos únicos y exhibe excelentes estabilidades térmicas y mecánicas. Este enfoque simple y fiable ofrece una ventaja tecnológica sobre multietapa-transferencia y estrategias de reducción de sustrato y facilita el desarrollo de elementos de la tan esperada flexible pero monocristalino memoria prerrequisitos para dispositivos inteligentes de última generación con un alto rendimiento.
Protocol
Representative Results
Discussion
El paso clave en la fabricación de elementos ferroeléctricos miente en el uso de una superficie limpia y plana incluso del sustrato. Aunque la superficie recién descamada mica es atómico lisa, es necesario prestar atención a la prevención de las superficies del sufrimiento visible fragmentación, fractura de capas, grietas, inclusiones, etc. después de la deposición de la capa PZT, la muestra se enfrió bajo un oxígeno alta presión (200-500 Torr) para reducir las vacantes de oxígeno. Ex situ …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (Grant no. 11402221 y 11502224), la simulación de estado clave laboratorio de intensa pulsada la radiación y efecto (SKLIPR1513) y Hunan Provincial clave de investigación y Plan de desarrollo (no. 2016 WK 2014).
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 |
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