Bir imalat ve Van Der Waals Heteroepitaxy dayanan esnek bir Ferroelectric öğesi için ölçüm yöntemi
Summary
Bu yazıda, biz Moskof Mika esnek kurşun zirkonyum titanate bellek öğesini doğrudan bir Epitaksiyel henüz büyümeye bir iletişim kuralı mevcut.
Abstract
Gelecekte, yüksek yoğunluklu veri depolama ve düşük güç tüketimi yetenekleri üzerinde güvenerek taşınabilir akıllı elektronik cihaz için geçerli olduğu gibi esnek geçici olmayan anılar çok dikkat aldık. Ancak, yüksek kaliteli oksit dayalı geçici olmayan bellek esnek yüzeyler üzerinde kez malzeme özellikleri ve kaçınılmaz yüksek sıcaklık imalat süreci tarafından sınırlanır. Bu yazıda, bir protokol Epitaksiyel henüz esnek kurşun zirkonyum titanate bellek öğe üzerinde Moskof Mika doğrudan büyümeye önerilmiştir. Çok yönlü ifade tekniği ve ölçüm yöntemi etkinleştirmek esnek henüz tek kristal geçici olmayan bellek öğeleri yeni nesil akıllı aygıtlar için gerekli imalatı.
Introduction
Esnek geçici olmayan bellek öğeleri (NVME) başarılı imalatı esnek elektronik tam potansiyelini önemli bir rol oynar. NVME hafif, düşük maliyetli, düşük güç tüketimi, hızlı hızlı ve yüksek depolama yoğunluğu yetenekleri yanı sıra veri depolama, bilgi işlem ve iletişim özelliği. Perovskite Pb (Zr, Ti) O3 (PZT) onun büyük polarizasyon, hızlı polarizasyon geçiş, yüksek Curie sıcaklık, düşük zorlayıcı alan ve yüksek piezoelektrik katsayısı düşünüyorsanız bu tür uygulamalar için popüler bir sistem olarak davranır. Ferroelectric kalıcı anılar, bir dış gerilim darbe iki kalan kutuplaşmalar ‘0’ ve ‘1’ tarafından temsil edilen iki istikrarlı yönde arasında geçiş yapabilirsiniz. Bu non-maymun iştahlı ve yazma/okuma işlemi nanosaniye içinde tamamlanabilir. Organik1,2,3,4,5,6 ve inorganik7,8,9,10 NVME dayalı ,11,12,13,14,15 ferroelectric malzeme esnek yüzeyler üzerinde çalıştı. Ancak, bu tür entegrasyon sadece yüzeylerde yetersizlik yüksek sıcaklık büyüme aynı zamanda bozulmuş aygıtı performansını, geçerli sızıntı ve elektrik onların kaba yüzeyler nedeniyle kısa devre ile sınırlıdır. Umut verici sonuçlar rağmen stratejileri substrat8 inceltme gibi alternatif ve esnek substrat15 Epitaksiyel katman transferinde acı içinde görüş-in karmaşık multistep işlemi sınırlı canlılığı Tahmin edilemezlik transfer ve sınırlı uygulanabilirliği.
Yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı daha fazla esnek elektronik ilerlemek için yumuşak yüzeylerde sınırlı termal ve operasyonel stabiliteleri üstesinden yapabiliyor uygun bir substrat keşfetmek için önemlidir. Doğal Moskof Mika (KAl2(AlSi3O10) (OH)2) substrat atomik pürüzsüz gibi yüzeyler, yüksek termal kararlılık, kimyasal hareketsizlik, yüksek şeffaflık, mekanik esneklik, benzersiz özellikleri ile ve Geçerli imalat yöntemleri ile uyumluluk etkili bu sorunları ile başa çıkmak için kullanılabilir. Daha çok, iki boyutlu katmanlı yapısı monoclinic Mika, kafes ve termal koşullar önemli ölçüde etkisi sıkma substrat bastırmak, eşleşen vektöründeki etkisini azaltır, van der Waals epitaxy destekler. Bu avantajları fonksiyonel oksitler16,17,18,19,20,21,22doğrudan büyüme istismar, 23 Moskof tarihinde son zamanlarda, içinde görüş-in esnek aygıt uygulamaları.
Burada, biz doğrudan Epitaksiyel henüz esnek kurşun zirkonyum titanate (PZT) ince filmler Moskof Mika üzerinde büyümek için bir protokol tanımlamak. Bu Mika, van der Waals heteroepitaxy kaynaklanan çok yönlü özelliklerini dayanarak bir lazer biriktirme işlem aracılığıyla elde edilir. Bu tür uydurma yapıların Epitaksiyel PZT katı tek kristal yüzeyler üzerinde tüm üstün özellikleri korumak ve mükemmel termal ve mekanik sağlamlık sergiler. Bu basit ve güvenilir bir yaklaşım multistep aktarımı ve stratejileri inceltme yüzey üzerinde teknolojik bir avantaj sağlar ve çok beklenen esnek henüz tek kristal geçici olmayan bellek öğeleri için önkoşul gelişimini kolaylaştırır yeni nesil akıllı aygıtlar ile yüksek ifa.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ferroelectric elemanları imalatı anahtar adımda bir temiz ve hatta/düz yüzey yüzey kullanımında yatıyor. Taze i ciddi Mika yüzey atomik pürüzsüz olmasına rağmen bu yüzeyleri görünür dağılma acı önlemek için dikkat, Katmanlar, çatlaklar, kapanımlar, vb PZT katman birikimi sonra bölmek gereklidir, örnek altında soğutmalı bir yüksek oksijen basıncı (oksijen boş pozisyonlar azaltmak için 200-500 Torr). Ex situ üst Platin elektrotlar birçok Pt/PZT/SRO kapasitör öğeler…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal Doğa Bilimleri Foundation of China (Grant NOS 11402221 ve 11502224), devlet anahtar laboratuvar, yoğun darbeli radyasyon simülasyon ve etkisi (SKLIPR1513) ve Hunan eyalet anahtar araştırma ve geliştirme planı (No tarafından desteklenmiştir 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 |
References
- 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).
