Um método de medição para um elemento ferroelétrica flexível baseado em Heteroepitaxy de Van Der Waals e fabricação
Summary
Neste trabalho, apresentamos um protocolo diretamente crescer um epitaxial ainda elemento de memória de titanato de zircônio chumbo flexível na mica moscovita.
Abstract
Flexíveis não-volátil memórias têm recebido muita atenção como eles são aplicáveis para portátil dispositivo eletrônico inteligente no futuro, contando com recursos de baixa potência consumo e armazenamento de dados de alta densidade. No entanto, a memória não-volátil de óxido de alta qualidade com base em substratos flexíveis frequentemente é limitada pelas características da materiais e o processo de fabricação de alta temperatura inevitável. Neste trabalho, propõe-se um protocolo diretamente crescimento epitaxial ainda flexível chumbo zircónio titanato memória elemento na mica moscovita. O método de técnica e medição de deposição versáteis permitem a fabricação de elementos de memória não-volátil de flexível ainda single-cristalino necessárias para a próxima geração de dispositivos inteligentes.
Introduction
A sucesso fabricação de elementos de memória não-volátil flexível (NVME) desempenha um papel fundamental em explorar todo o potencial da eletrônica flexível. NVME serão dispõem de pouco peso, consumo de baixo custo, baixa potência, velocidade e capacidades de armazenamento de alta densidade além de armazenamento de dados, processamento de informação e comunicação. Perovskita Pb (Zr, Ti) O3 (PZT) atua como um sistema popular para tais aplicações, considerando sua grande polarização, polarização rápida comutação, alta temperatura de Curie, coerciva de baixa e Alto coeficiente piezoelétrico. Memória não-volátil ferroelétricos, um pulso de tensão externa pode alternar as polarizações de dois remanescentes entre duas direções estáveis, representadas por ‘0’ e ‘1’. É não-volátil, e o processo de leitura/gravação pode ser concluído dentro de nanossegundos. NVME baseado no orgânico1,2,3,4,5,6 e inorgânicos7,8,9,10 ,11,12,13,14,15 materiais ferroelétricos têm sido tentadas em substratos flexíveis. No entanto, tal integração é limitada por não somente dos substratos incapacidade de crescimento de alta temperatura, mas também o desempenho do dispositivo degradadas, correntes de fuga e curto-circuito elétrico devido a sua superfície mais áspera. Apesar de resultados promissores, alternam estratégias como o afinamento do substrato8 e a transferência de camada epitaxial sobre um substrato flexível15 sofrer viabilidade restrita, tendo em conta o sofisticado processo de várias etapas, a imprevisibilidade de transferência e a aplicabilidade limitada.
Pelas razões acima mencionadas, é fundamental para explorar um substrato adequado que é capaz de superar o limitado estabilidades térmicas e operacionais de substratos moles para avançar ainda mais eletrônica flexível. Uma mica moscovita natural (KAl2(10de AlSi3O) (OH)2) substrato com características únicas como atomicamente suavizar superfícies, alta estabilidade térmica, inércia química, alta transparência, flexibilidade mecânica, e compatibilidade com os métodos de fabricação atual pode ser usada para efetivamente lidar com estas questões. Mais ainda, a estrutura em camadas bidimensional de mica monoclínico suporta Epitaxia de van der Waals, que atenua a treliça e térmico correspondentes condições, suprimindo assim significativamente o substrato efeito de aperto. Estas vantagens foram exploradas no crescimento direto de óxidos funcional16,17,18,19,20,21,22, 23 na moscovita recentemente, tendo em conta os aplicativos de dispositivo flexível.
Aqui, descrevemos um protocolo para crescer diretamente filmes finos da epitaxial chumbo ainda flexível zircónio titanato (PZT) na mica moscovita. Isto é conseguido através de um processo de deposição de laser pulsado baseando-se nas propriedades versátil de mica, resultando em heteroepitaxy de van der Waals. Tais estruturas fabricadas reter todas as propriedades superiores de PZT epitaxial em substratos cristalinos único rígidos e apresenta excelente estabilidade térmica e mecânica. Esta abordagem simples e confiável fornece uma vantagem tecnológica sobre a transferência de várias etapas e estratégias de desbaste de substrato e facilita o desenvolvimento de elementos tão aguardado single-cristalino ainda flexível memória não-volátil pré-requisito para próxima geração dispositivos inteligentes com alto desempenho.
Protocol
Representative Results
Discussion
A etapa chave na fabricação de elementos condutores reside na utilização de uma superfície limpa e até mesmo/plano de substrato. Apesar de superfície de mica clivada recém atomicamente liso, é necessário prestar atenção ao impedindo que superfícies sofrem fragmentação visível, dividir camadas, inclusões, fissuras, etc após a deposição da camada de PZT, a amostra foi esfriada sob uma pressão de oxigênio alta (200-500 Torr) para reduzir as vagas de oxigênio. Ex situ eléctrodos de p…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pela Fundação Nacional de ciências naturais da China (n. Grant 11402221 e 11502224), a simulação de estado chave laboratório de intensa pulsada radiação e efeito (SKLIPR1513) e Hunan Provincial chave pesquisa e plano de desenvolvimento (n. º 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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