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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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).

1. fabricação de filmes finos de PZT flexível
<ol><li>Corte um substrato de mica de 1 x 1 cm de uma folha de mica com uma tesoura.</li>
	<li>Consertar este substrato de mica de 1 x 1 cm sobre uma mesa usando fita dupla-face.</li>
	<li>Use uma pinça para peel-off a mica camada por camada até a espessura desejada (50 µm), medida com um micrômetro.</li>
	<li>Cole-o na hora clivada substrato mica sobre um suporte de substrato 5 ' usando uma fina camada de tinta prateada e curá-la a 120 ° C, em uma chapa quente dur...

<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>

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...

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.

<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

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.

Os filmes finos de PZT/SRO/CFO/mica epitaxiais foram depositados com a técnica de deposição de laser pulsado, conforme descrito na etapa 1. A Figura 1 mostra o esquema de crescimento e a Figura 2 mostra um elemento real de NVM flexível baseado no PZT.

Estabilidade mecânica é um aspecto crucial do aplicativo de dispositivo flexível. O desempenho ferroelét...

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

Neste trabalho, apresentamos um protocolo diretamente crescer um epitaxial ainda elemento de memória de titanato de zircônio chumbo flexível na mica moscovita.

Um método de medição para um elemento ferroelétrica flexível baseado em Heteroepitaxy de Van Der Waals e fabricação

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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