Name: a fabrication and measurement method for a flexible ferroelectric element based on van der waals heteroepitaxy
Uploaded: 2018-04-08T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Fabrication and Measurement Method for a Flexible Ferroelectric Element Based on Van Der Waals Heteroepitaxy at JoVE.com

Questo lavoro è stato supportato dalla Fondazione nazionale di scienze naturali della Cina (Grant nn. 11402221 e 11502224), la simulazione di stato chiave laboratorio di intensa pulsata radiazione ed effetto (SKLIPR1513) e Hunan provinciale chiave ricerca e piano di sviluppo (n. 2016 WK 2014).

1. fabbricazione flessibile PZT film sottili
<ol><li>Tagliare un substrato di mica di 1 x 1 cm da un foglio di mica con le forbici.</li>
	<li>Difficoltà questo substrato di mica di 1 x 1 cm su una scrivania utilizzando il nastro biadesivo.</li>
	<li>Utilizzare una pinzetta per peel-off il mica--strati fino allo spessore desiderato (50 µm), misurato con un micrometro.</li>
	<li>Incolla questo appena spaccati substrati di mica su un supporto di substrato 5 ' utilizzando un sottile strato di vernice argento e curarla a ...

<ol>
	<li>Kim, W. Y., Lee, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+ferroelectric+poly+(vinylidene+fluoride-trifluoroethylene)+film+for+flexible+nonvolatile+memory+application.">Stable ferroelectric poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene) film for flexible nonvolatile memory application.</a> IEEE Electron Device Letters. 33 (2), 260-262 (2012).</li><li>Mao, D., Quevedo-Lopez, M. A., Stiegler, H., Gnade, B. E., Alshareef, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+poly(vinylidene+fluoride-trifluoroethylene)+films+as+non-volatile+memory+for+flexible+electronics.">Optimization of poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) films as non-volatile memory for flexible electronics.</a> Organic Electronics. 11 (5), 925-932 (2010).</li><li>Lee, G. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+flexible+non-volatile+memory+devices+using+oxide+semiconductors+and+ferroelectric+polymer+poly(vinylidene+fluoride-trifluoroethylene).">The flexible non-volatile memory devices using oxide semiconductors and ferroelectric polymer poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene).</a> Applied Physics Letters. 99 (1), 012901-012903 (2011).</li><li>Kim, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-volatile+organic+memory+with+sub-millimeter+bending+radius.">Non-volatile organic memory with sub-millimeter bending radius.</a> Nature Communications. 5, 3583-3594 (2014).</li><li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Flexible,+All-Reduced+graphene+oxide+non-volatile+memory+devices.">Fabrication of Flexible, All-Reduced graphene oxide non-volatile memory devices.</a> Advanced Materials. 25 (2), 233-238 (2013).</li><li>Ji, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+switching+characteristics+of+organic+nonvolatile+memory+on+a+bent+flexible+substrate.">Stable switching characteristics of organic nonvolatile memory on a bent flexible substrate.</a> Advanced Materials. 22 (28), 3071-3075 (2010).</li><li>Ghoneim, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin+PZT-based+ferroelectric+capacitors+on+flexible+silicon+for+nonvolatile+memory+applications.">Thin PZT-based ferroelectric capacitors on flexible silicon for nonvolatile memory applications.</a> Advanced Electronic Materials. 1 (6), 1500045-1500054 (2015).</li><li>Ghoneim, M. T., Hussain, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+harsh+environment+operation+of+flexible+ferroelectric+memory+integrated+with+PZT+and+silicon+fabric.">Study of harsh environment operation of flexible ferroelectric memory integrated with PZT and silicon fabric.</a> Applied. Physics. Letters. 107 (5), 052904-052908 (2015).</li><li>Zuo, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+ferroelectric+properties+of+freestanding+Pb(Zr,Ti)O3+thin+membranes.">Preparation and ferroelectric properties of freestanding Pb(Zr,Ti)O3 thin membranes.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 45 (18), 185302-185306 (2012).</li><li>Kingon, A. I., Srinivasan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lead+zirconate+titanate+thin+films+directly+on+copper+electrodes+for+ferroelectric,+dielectric+and+piezoelectric+applications.">Lead zirconate titanate thin films directly on copper electrodes for ferroelectric, dielectric and piezoelectric applications.</a> Nature Materials. 4 (3), 233-237 (2005).</li><li>Shelton, C. T., Gibbons, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epitaxial+Pb(Zr,Ti)O3+thin+films+on+flexible+substrates.">Epitaxial Pb(Zr,Ti)O3 thin films on flexible substrates.</a> Journal of the American Ceramic Society. 94 (10), 3223-3226 (2011).</li><li>Rho, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PbZrxTi1&#8722;xO3+Ferroelectric+thin-film+capacitors+for+flexible+nonvolatile+memory+applications.">PbZrxTi1&#8722;xO3 Ferroelectric thin-film capacitors for flexible nonvolatile memory applications.</a> IEEE Electron Device Letters. 31 (9), 1017-1019 (2010).</li><li>Bretos, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activated+Solutions+Enabling+Low-Temperature+processing+of+functional+ferroelectric+oxides+for+flexible+electronics.">Activated Solutions Enabling Low-Temperature processing of functional ferroelectric oxides for flexible electronics.</a> Advanced Materials. 26 (9), 1405-1409 (2014).</li><li>Tsagarakis, E. D., Lew, C., Thompson, M. O., Giannelis, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocrystalline+barium+titanate+films+on+flexible+plastic+substrates+via+pulsed+laser+annealing.">Nanocrystalline barium titanate films on flexible plastic substrates via pulsed laser annealing.</a> Applied Physics Letters. 89 (20), 202910-202912 (2006).</li><li>Bakaul, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+speed+epitaxial+perovskite+memory+on+flexible+substrates.">High speed epitaxial perovskite memory on flexible substrates.</a> Advanced Materials. 29 (11), 1605699-1605703 (2017).</li><li>Li, C. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Van+der+Waal+epitaxy+of+flexible+and+transparent+VO2+film+on+muscovite.">Van der Waal epitaxy of flexible and transparent VO2 film on muscovite.</a> Chemistry of Materials. 28 (11), 3914-3919 (2016).</li><li>Ma, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Van+der+Waals+epitaxy+of+functional+MoO2+film+on+mica+for+flexible+electronics.">Van der Waals epitaxy of functional MoO2 film on mica for flexible electronics.</a> Applied Physics Letters. 108 (25), 253104-253108 (2016).</li><li>Bitla, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxide+heteroepitaxy+for+flexible+optoelectronics.">Oxide heteroepitaxy for flexible optoelectronics.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 8 (47), 32401-32407 (2016).</li><li>Wu, P. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heteroepitaxy+of+Fe3O4/muscovite:+A+new+perspective+for+flexible+spintronics.">Heteroepitaxy of Fe3O4/muscovite: A new perspective for flexible spintronics.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 8 (49), 33794-33801 (2016).</li><li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+ferroelectric+element+based+on+van+der+Waals+heteroepitaxy.">Flexible ferroelectric element based on van der Waals heteroepitaxy.</a> Science Advances. 3 (6), e1700121-e1700128 (2017).</li><li>Amrillah, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+multiferroic+bulk+heterojunction+with+giant+magnetoelectric+coupling+via+van+der+waals+epitaxy.">Flexible multiferroic bulk heterojunction with giant magnetoelectric coupling via van der waals epitaxy.</a> ACS Nano. 11 (6), 6122-6130 (2017).</li><li>Bitla, Y., Chu, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MICAtronics:+A+new+platform+for+&#64258;exible+X-tronics.">MICAtronics: A new platform for &#64258;exible X-tronics.</a> Flat Chem. 3, 26-42 (2017).</li><li>Chu, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Van+der+Waals+oxide+heteroepitaxy.">Van der Waals oxide heteroepitaxy.</a> Quantum Materials. 2 (1), 67-71 (2017).</li></ol>

Il passo chiave nella fabbricazione di elementi ferroelettrici risiede nell'uso di una superficie di substrato pulito e persino/piatto. Anche se appena fenduti mica superficie è atomicamente liscia, è necessario prestare attenzione ad evitare che le superfici sofferenza visibile scheggiarsi, split strati, cricche, inclusioni, ecc dopo la deposizione dello strato PZT, il campione è stato raffreddato sotto un pressione di ossigeno ad alta (200-500 Torr) per ridurre i posti vacanti di ossigeno. Ex situ ...

Il successo produzione di elementi di memoria non volatile flessibile (NVME) svolge un ruolo chiave nello sfruttare il pieno potenziale di elettronica flessibile. NVME deve dispongono di peso leggero, basso costo, basso consumo consumo, velocità e capacità di storage ad alta densità oltre alla memorizzazione dei dati, elaborazione dell'informazione e della comunicazione. Pb perovskite (Zr, Ti) O3 (PZT) agisce come un sistema popolare per tali applicazioni, considerando la sua grande polarizzazione, veloce polarizzazione switching, alta temperatura di Curie, basso campo coercitivo e alto coefficente piezoelettrico. Nelle memorie non volatili ferroelettriche, un impulso di tensione esterna può passare le polarizzazioni di due residuo tra due direzioni stabili, rappresentate da '0' e '1'. È non volatile, e il processo di lettura/scrittura può essere completato in nanosecondi. NVME basato su organico1,2,3,4,5,6 e inorganici7,8,9,10 ,11,12,13,14,15 materiali ferroelettrici sono state tentate su substrati flessibili. Tuttavia, tale integrazione è limitata dalla non solo incapacità dei substrati di crescita ad alta temperatura, ma anche le prestazioni del dispositivo degradati, dispersione di corrente e corto circuito elettrico grazie alle loro superfici più ruvide. Nonostante risultati promettenti, si alternano come l'assottigliamento del substrato8 strategie e il trasferimento di strato epitassiale su un substrato flessibile15 soffrire limitata redditività in considerazione il sofisticato processo multifasico, il imprevedibilità del trasferimento e la limitata applicabilità.
Per tali ragioni è fondamentale per esplorare un substrato appropriato che è in grado di superare la limitata stabilità termica e operativa di substrati morbidi per avanzare ulteriormente elettronica flessibile. Una mica muscovite naturale (KAl2(AlSi3O10) (OH)2) substrato con caratteristiche uniche come atomicamente lisciare superfici, elevata stabilità termica, inerzia chimica, elevata trasparenza, flessibilità meccanica, e compatibilità con i metodi attuali di fabbricazione può essere utilizzato per affrontare efficacemente questi problemi. Più così, la struttura a strati bidimensionale di mica monoclino supporta epitassia di van der Waals, che mitiga la grata e termico corrispondenti condizioni, quindi significativamente sopprimere il substrato effetto di bloccaggio. Questi vantaggi sono stati sfruttati nella crescita diretta di ossidi funzionali16,17,18,19,20,21,22, 23 il moscovita recentemente, in vista di applicazioni dispositivo flessibile.
Qui, descriviamo un protocollo per crescere direttamente epitassiale film sottili di piombo ma flessibile zirconio titanato (PZT) su mica muscovite. Ciò è ottenuto attraverso un processo di deposizione laser pulsato basandosi sulle proprietà versatili di mica, con conseguente eteroepitassia di van der Waals. Tali strutture fabbricate conservano tutte le proprietà superiori di PZT epitassiali su substrati cristallini singoli rigidi ed esibisce eccellente stabilità termica e meccanica. Questo approccio semplice ed affidabile fornisce un vantaggio tecnologico rispetto multistep-trasferimento e substrato assottigliamento strategie e facilita lo sviluppo di elementi molto atteso flessibile ma single-cristallina memoria non-volatile dei prerequisiti per dispositivi intelligenti di nuova generazione ad alte prestazioni.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1114">
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Equipment</td>
			<td style="width:387px;"></td>
			<td style="width:344px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">hot plate</td>
			<td style="width:387px;">Polish</td>
			<td style="width:344px;">P-20</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">PLD system</td>
			<td>PVD products</td>
			<td>PLD 5000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Ferroelectric test system&#160;</td>
			<td>Radiant Technologies Precisions workstations&#160;</td>
			<td>RT66A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Semiconductor device analyzer&#160;</td>
			<td>Agilent&#160;</td>
			<td>B1500A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Bending molds</td>
			<td>home-made</td>
			<td></td>
			<td>Machined teflon material</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Bending stage</td>
			<td>home-built</td>
			<td></td>
			<td>Labview interfaced setup which provides a prescise displacemnt as small as 1 micrometer</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Sputtering system</td>
			<td>Beijing&#160;Elaborate</td>
			<td>ETD-3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">mica(001) sheets</td>
			<td>Nilaco corporation&#160;</td>
			<td>990066</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">conductive silver paint</td>
			<td>Ted Pella, INC</td>
			<td>No.16033</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">CoFe2O4 target</td>
			<td>Kurt J.Lesker</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">SrRuO3 target</td>
			<td>Kurt J.Lesker</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">PbZr0.2Ti0.8O3 target</td>
			<td>Kurt J.Lesker</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Pt target</td>
			<td>Hefei Ke jing</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a fabrication and measurement method for a flexible ferroelectric element based on van der waals heteroepitaxy

Memorie non-volatili flessibile hanno ricevuto molta attenzione in quanto sono applicabili per dispositivo elettronico intelligente in futuro, basandosi sulla memorizzazione dei dati ad alta densità e funzionalità a basso consumo energetico. Tuttavia, la memoria non volatile di ossido di alta qualità basato su substrati flessibili spesso è limitata dalla caratteristiche del materiale e del processo di fabbricazione ad alta temperatura inevitabile. In questa carta, un protocollo è proposto a crescere direttamente un epitassiale ma flessibile piombo zirconio titanato memoria elemento su mica muscovite. Il metodo di misura e tecnica di deposizione versatili permettono la fabbricazione di elementi di memoria non-volatile flessibile ma single-cristallino necessari per la prossima generazione di dispositivi intelligenti.

Film sottili epitassiali PZT/SRO/CFO/mica sono stati depositati con la tecnica di deposizione laser pulsato come indicato nel passaggio 1. La figura 1 Mostra lo schema di crescita e la figura 2 Mostra un effettivo elemento NVM flessibile basato sul PZT.

Stabilità meccanica è un aspetto cruciale dell'applicazione dispositivo flessibile. Le prestazioni ferroelet...

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A Fabrication and Measurement Method for a Flexible Ferroelectric Element Based on Van Der Waals Heteroepitaxy

In questa carta, presentiamo un protocollo a crescere direttamente un epitassiale ancora elemento di memoria titanato di piombo flessibile zirconio su mica muscovite.

Una fabbricazione e un metodo di misurazione per un elemento ferroelettrico flessibile basato su eteroepitassia di Van Der Waals

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on ...

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