Name: a fabrication and measurement method for a flexible ferroelectric element based on van der waals heteroepitaxy
Uploaded: 2018-04-08T14:00:00
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この作品は、国家自然科学基金、中国の (許可番 11402221 と 11502224)、状態キー研究所の強烈なパルス放射シミュレーション効果 (SKLIPR1513) と湖南地方キー研究と開発計画 (号によって支えられました。2016 週 2014)。

1. 柔軟な PZT 薄膜の作製
<ol><li>雲母シートから 1 cm x 1 cm のマイカ基板をハサミでカットします。</li>
	<li>この 1 cm x 1 cm のマイカ基板を両面テープを使用して机の上修正します。</li>
	<li>ピンセットを使用して、剥離、雲母の層の所望の厚さ (50 μ m) までマイクロメータで測定します。</li>
	<li>これをたてに貼り付ける銀塗料の薄い層を使用して 5 ' 基板ホルダーにマイカ基板を劈開し、しっか...

<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>

強誘電性要素の作製の重要なステップは、きれいとも/フラット基板表面の使用にあります。たて劈開マイカ表面は平坦ですが、表示される分裂を苦しみから表面を防止に注意を払う、PZT 層の堆積後層、クラック、インクルー ジョン等を分割する必要がある、サンプルは下に冷却された、高酸素圧下酸素空孔を減らすために (200-500 Torr)。元場トップ プラチナ電極は、多くの Pt、...

柔軟な不揮発性記憶素子 (NVME) の作製は、フレキシブルな電子機器のポテンシャルを最大限に悪用する重要な役割を果たしています。NVME は、軽量、低コスト、低電力消費、高速スピード、データ ストレージ、情報処理と通信以外の高いストレージ密度機能を特徴とするでしょう。ペロブスカイト型 Pb (Zr, Ti) O3 (PZT) は、その大きな分極、高速偏光スイッチング、高キュリー温度、低保磁力、高圧電係数を考慮したこのようなアプリケーションのための人気のあるシステムとして機能します。強誘電体不揮発性メモリの外部電圧パルスは '0' と '1' で表される 2 つの安定な方向間 2 つ残偏波を切り替えることができます。非揮発性で、ナノ秒内に読み取り/書き込みプロセスを完了できます。有機1,2,3,4,5,6と無機7,8,9,10 NVME ,11,12,13,14,15強誘電性材料はフレキシブル基板上に試行されています。しかし、このような統合は高温成長も劣化したデバイスのパフォーマンス、リーク電流、電気ショートの粗い表面のためのだけでなく基板の無力によって制限されます。代替基板8が薄くなるような戦略の有望な結果にもかかわらず、フレキシブル基板15上のエピタキシャル層転送洗練されたマルチ ステップ プロセスの観点から制限されている生存率に苦しむ、転送、および限られた適用の可能性の予測。
前述の理由により、フレキシブルな電子機器を更に前進させるソフト基板の限られた熱・運用安定性を克服することができる適切な基板を探索するが重要です。自然な白雲母雲母 (KAl2(AlSi3O10) (OH)2) アトミック滑らかな表面、高い熱安定性、化学的不活性、高透明性、機械的柔軟性のようなユニークな機能を有する基板と現在の製造方法との互換性を使用して、効果的にこれらの問題に対処できます。もっとそう、単斜晶雲母の二次元層状構造は格子と基板効果をクランプを抑制することにより、条件に一致する熱を緩和する van der waals 力成長をサポートしています。これらの利点は、機能性酸化物16,17,18,19,20,21,の22、直接成長に悪用されています。 23白雲母に最近では、柔軟なデバイス アプリケーションの観点から。
ここで、まだフレキシブル リード ジルコニウム (pzt) 薄膜の作製は、雲母白雲母上にエピタキシャルを直接成長するプロトコルについて述べる.これは雲母、van der waals 力への結果の多彩な特性に依存するパルス レーザー成膜プロセスによって実現されます。このような捏造の構造は硬い単結晶基板上にエピタキシャル PZT のすべての優れた特性を保持し、優れた熱・機械的安定性を表わします。このシンプルで信頼性の高いアプローチ マルチ ステップ転送と戦略を間伐基板技術の優位性を提供しの前提条件となる待望柔軟かつ単結晶の非揮発性メモリ素子の開発が容易になります高性能な次世代のスマート デバイス。

<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

柔軟な非揮発性メモリとして注目されている多くが適用されるポータブル スマート電子デバイスの将来は、高密度データ記憶域および低消費電力機能に依存します。ただし、フレキシブル基板上に高品質の酸化物ベースの不揮発性メモリは、材料特性と避けられない高温製造工程でならなくなっています。本稿で柔軟なエピタキシャル鉛ジルコニウム チタン酸メモリ要素雲母白雲母を直接成長するプロトコルを提案する.汎用性の高い成膜技術と測定法は、次世代のスマート デバイスに必要な柔軟かつ単結晶の非揮発性メモリ要素の作製を有効にします。

エピタキシャル PZT、SRO、CFO、雲母の薄膜は、ステップ 1 に記載されているパルス レーザー蒸着法と沈殿させた。成長スキーム図 1 図 2 PZT に基づいて実際の柔軟な不揮発性メモリ要素を示しています。

機械安定性、柔軟なデバイス アプリケーションの重要な側面です。?...

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

この稿ではプロトコルを提案直接まだエピタキシャル成長するフレキシブル リード ジルコニウム チタン酸メモリ要素雲母白雲母。

作製と Van Der waals 力ヘテロエピタキシーに基づくフレキシブル強誘電性要素の測定法

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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