Name: a fabrication and measurement method for a flexible ferroelectric element based on van der waals heteroepitaxy
Uploaded: 2018-04-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 40 s
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

هذا العمل كان تدعمها مؤسسة العلوم الطبيعية الصينية الوطنية (المنحة رقم 11402221 و 11502224) ومحاكاة "الدولة مفتاح المختبر من نابض الإشعاع المكثف" وتأثير (SKLIPR1513) والبحوث الرئيسية مقاطعة هونان وخطة التنمية (رقم أسبوع 2014 من 2016).

1-اختﻻق الأغشية الرقيقة PZT مرنة
<ol><li>قص الركازة ميكا 1 سم × 1 سم من ورقة ميكا مع المقص.</li>
	<li>إصلاح هذه الركيزة ميكا 1 سم × 1 سم على طاولة لاستخدام الشريط على الوجهين.</li>
	<li>استخدام الملقط لقشر قبالة ميكا الطبقة-من-الطبقة حتى السمك المطلوب (50 ميكرومتر)، تقاس مع ميكرومتر.</li>
	<li>لصق هذا طازجة المشقوق الركازة ميكا على الركازة حامل 5 '' باستخدام طبقة رقيقة من الطلاء الفضة والشفاء منه عند 120 درجة مئوية على صفيحة ساخنة لمدة 10 دقائق بإلصاق ميكا على الركيزة بشدة.</li>
	<li>وضع حامل الركيزة الملعوبة (ترسب الليزر النبضي) في قاعة الملعوبة.</li>
	<li>حدد معدل التكرار (مثلاً، 10 هرتز) والطاقة (مثلاً، 300 مللي جول) بالليزر.</li>
	<li>حرك عدسة التركيز إلى الموضع المحدد.</li>
	<li>فتح المصراع وإيداع 5 نانومتر CoFe2س4 (CFO) [الليزر الطاقة: 300 مللي جول، وضغط الأكسجين: 50 متورر، ودرجة حرارة العينة: 590 درجة مئوية، وترسب الوقت: 5 دقائق] رقيقة الفيلم كطبقة عازلة بتحريك الليزر (الشكل 1).</li>
	<li>إيداع 20-80 شمال البحر الأبيض المتوسط (SRO) سرو3 [الليزر الطاقة: 300 مللي جول، وضغط الأكسجين: 100 متور، درجة حرارة العينة: 680 درجة مئوية، وترسب الوقت: 10-30 دقيقة] على الطبقة العازلة الفلبينيين في الخارج كالقطب السفلي لاختبارات الأداء الكهربائية اللاحقة بتحريك (الليزر الشكل 1).</li>
	<li>الإيداع 150 نانومتر PZT [الليزر الطاقة: 300 مللي جول، وضغط الأكسجين: 100 متورر، ودرجة حرارة العينة: 650 درجة مئوية، وترسب الوقت: 60 دقيقة] رقيقة الفيلم على رأس المؤسسة أسفل القطب بتحريك الليزر (الشكل 1).</li>
	<li>التنفيس عن الدائرة باستخدام N2 وإزالة عينة PZT/ميكا (الشكل 2) وعندما تصل درجة الحرارة إلى درجة حرارة الغرفة.</li>
	<li>وضع العينة على قطعة من الزجاج.</li>
	<li>وضع شبكة المصممة مسبقاً مع 200 ميكرومتر قطر على رأس النموذج. إصلاح الشبكة جيدا ووضع عينة مش في قاعة اﻷخرق.</li>
	<li>استخدام DC اﻷخرق (10 mA، [مبر] 8، 6 دقيقة) إيداع كبار أقطاب حزب العمال على الفيلم. إزالة النموذج بعد اﻷخرق.</li>
	<li>استخدام حمض HF سكين أو 20% لإزالة مقطع PZT 1 مم × 1 مم. هذا هو الكشف عن مسرى المؤسسة السفلي وتشكيل كثير من المكثفات ferroelectric المرنة الصغيرة. ملاحظة: تنمو المؤسسة كمسري السفلي، وإيداع ثم حزب العمال على رأس أقطاب كهربائية على الأفلام بالعاصمة اﻷخرق لتشكيل المكثفات صغيرة كثيرة لقياس الخصائص الإلكترونية للفيلم PZT رقيقة، والذي يظهر في الشكل 3.</li>
	<li>طلاء طبقة من الفضة موصلة على المؤسسة تتعرض لزيادة الموصلية الكهربائية القطب السفلي المكتب الإقليمي. ضمان أن الفضة موصلة يمكن الاتصال بالمؤسسة المكشوفة.</li>
</ol>2-فيرويليكتريك الوصف
<ol><li>اختبار الانحناء<ol>
<li>على مساعدات العينة مرنة، الصق قطعة من الورق بنفس حجم العينة لسهولة نقل العينة من مرحلة إلى أخرى.</li>
		<li>ضع PZT/الميكا على لوحة الاختبار لمحلل جهاز اختبار فيرويليكتريك النظام وأشباه الموصلات.</li>
		<li>وضع مسبار قياس واحد لمحلل جهاز اختبار فيرويليكتريك النظام وأشباه الموصلات على مسرى Pt أعلى ووضع المسبار قياس أخرى على طبقة الفضة-المؤسسة للحصول على الحلقات التباطؤ مجال الاستقطاب-كهربائي (ع-ه) و منحنيات الحقل السعة الكهربائية (ج-ه) بينما تكون العينة unbent.<ol>
<li>قياس الحلقات التباطؤ ف ه مع تحقيقات اثنين بتردد 2 كيلو هرتز وفي 4 منحنيات قياس ف ج-E مع الاثنين يسبر بتردد 1 ميغاهرتز و 4 ف. إزالة عينة unbent.</li>
		</ol>
</li>
		<li>تأمين مرونة PZT/ميكا رقيقة على القالب المطلوب باستخدام الشريط على الوجهين. الحرص على تجنب الانزلاق/التزلق ميكا أثناء أخذ القياس.</li>
		<li>جبل على مجلس اختبار محلل جهاز اختبار فيرويليكتريك النظام وأشباه الموصلات.</li>
		<li>وضع المسبار واحد على مسرى أعلى نقطة في حين يتطرق التحقيق الأخرى مسرى أسفل المكتب الإقليمي عن طريق الفضة طلاء مشابه للتكوين المستخدمة في وقت سابق (الخطوة 2.1.3).</li>
		<li>قياس ه ف التباطؤ الحلقات ومنحنيات جيم-هاء تحت الشد والضغط الانحناء (الشكل 4) إنصاف أقطار مختلفة.<ol>
<li>قياس الحلقات التباطؤ ف ه مع تحقيقات اثنين بتردد 2 كيلو هرتز وفي منحنيات قياس ف ج-ه 4 مع تحقيقات اثنين بتردد 1 ميجا هرتز والساعة 4 الخامس.</li>
		</ol>
</li>
		<li>إزالة عينة PZT مرنة عند اكتمال القياسات ف ه وج-ه.</li>
	</ol>
</li>
	<li>الثبات الحراري<ol>
<li>وضع PZT/الميكا على لوحة الاختبار لمحلل جهاز اختبار فيرويليكتريك النظام وأشباه الموصلات.</li>
		<li>وضع مسبار قياس واحد على مسرى Pt أعلى ووضع المسبار قياس أخرى على طبقة الفضة-المكتب الإقليمي.</li>
		<li>فتح نظام مراقبة درجة الحرارة لتسخين العينة.</li>
		<li>إجراء قياسات ف ه وج-ه في درجات حرارة مختلفة (25 درجة مئوية، 50 درجة مئوية، 75 درجة مئوية، 100 درجة مئوية، 125 درجة مئوية، 150 درجة مئوية، 175 درجة مئوية).</li>
		<li>إيقاف تشغيل سخان الجمعية العامة بعد الانتهاء من القياسات.</li>
	</ol>
</li>
	<li>اختبارات سيكلابيليتي الانحناء<ol>
<li>جبل مرنة PZT/الميكا في الأخاديد اثنين من هذه الإعداد.</li>
		<li>إصلاح نهاية واحد من العينة في حين أنها عازمة من الطرف الآخر مع المعونة من المحرك.</li>
		<li>استخدم مسطرة لقياس طول PZT/ميكا جنبا إلى جنب مع اتجاه الحركة (الانحناء) المحرك قبل 8 مم الانحناء العملية (الشكل 5).</li>
		<li>حساب طول حركة ج لثني العينة 5 مم وفقا للصيغة: C=L-2Rsin(L/2R)، حيث L هو طول PZT/ميكا في الدولة unbent والبحث والتطوير هو إنصاف أقطار الانحناء و C هو طول حركة السيارات.</li>
		<li>تعيين عدد من الانحناء دورات (1000) في الكمبيوتر (الشكل 6).</li>
		<li>انقر فوق زر ابدأ لبدء حركة السيارات ذهابا وإيابا (الشكل 6).</li>
		<li>إزالة العينة وقياس P-E للتحقق ما إذا كان يتم الاحتفاظ بخصائص فيرويليكتريك.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<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>

الكتاب قد لا يوجد تضارب المصالح المالية الكشف عن.

خطوة رئيسية في تصنيع عناصر ferroelectric يكمن في استخدام سطح الركازة نظيفة وحتى/شقة. على الرغم من سطح ميكا طازجة ملصوق على نحو سلس الذرة، من الضروري أن يولي اهتماما للحيلولة دون معاناة تفتيت مرئية الأسطح، وتقسيم الطبقات، والشقوق، تضمينات، إلخ بعد ترسيب طبقة PZT، كان تبريد العينة تحت ضغط الأك...

نجاح تصنيع عناصر الذاكرة nonvolatile مرنة (نفمي) يلعب دوراً رئيسيا في استغلال الإمكانات الكاملة للإلكترونيات مرنة. تقوم ميزة نفمي خفيفة الوزن واستهلاك منخفضة التكلفة، وانخفاض الطاقة، والسرعة وقدرات تخزين عالية الكثافة بالإضافة إلى تخزين البيانات ومعالجة المعلومات والاتصالات. بيروفسكيتي Pb (Zr، Ti) س3 (PZT) يعمل كنظام شعبية لتطبيقات مثل النظر بالاستقطاب الكبير، والاستقطاب السريع التبديل، ارتفاع درجة حرارة كوري وميدان القسرية منخفضة وارتفاع معامل كهرضغطية. في ذكريات nonvolatile ferroelectric، يمكنك التبديل نبض جهد خارجي الاستقطابات بقايا اثنين بين اتجاهين مستقرة، يمثلها '0' و '1'. وغير متغير، ويمكن إكمال عملية القراءة/الكتابة داخل نانو ثانية. نفمي على أساس العضوية1،2،،من34،،من56 و غير العضوية7،،من89،10 ،11،،من1213،،من1415 ferroelectric مواد جربت على ركائز مرنة. ومع ذلك، يقتصر هذا التكامل ليس فقط عجز ركائز النمو ارتفاع درجة الحرارة ولكن أيضا أداء الجهاز المتدهورة والتسرب الحالي والمكشوف الكهربائية بسبب تلك السطوح أخشن. على الرغم من النتائج الواعدة، تناوب استراتيجيات مثل التخفيف من الركازة8 ونقل طبقة الفوقي على الركازة مرنة15 تعاني صلاحية مقيدة نظراً لعملية متعددة الخطوات المتطورة، عدم القدرة على التنبؤ ونقل، وانطباق محدود.
للأسباب المذكورة آنفا، من المهم استكشاف الركازة ملائمة التي قادرة على التغلب على زيادة الحرارية وتنفيذية محدودة من ركائز لينة المضي قدما بمرونة للإلكترونيات. ميكا مسكوفيت طبيعية (كال2(السي3س10) (OH)2) الركيزة مع ميزات فريدة مثل الذرة ناعمة الأسطح، عالية الثبات الحراري، يفرط الكيميائية، والشفافية العالية، المرونة الميكانيكية، و يمكن استخدام التوافق مع أساليب التصنيع الحالية للتعامل بفعالية مع هذه القضايا. أكثر من ذلك، يدعم هيكل الطبقات ثنائي الأبعاد ميكا أحادي ميل تنضيد فإن دير فالس، مما يخفف من شعرية والحرارية مطابقة الشروط، إلى حد كبير وبالتالي قمع الركيزة لقط تأثير. استغلوا هذه المزايا في النمو المباشر من أكاسيد الوظيفية16،17،،من1819،20،21،22، 23 في بلدية موسكو مؤخرا، ونظرا لمرونة الجهاز تطبيقات.
وهنا، نحن تصف بروتوكولا مباشرة النمو الفوقي الرصاص بعد مرنة الزركونيوم تيتانات (PZT) الأغشية الرقيقة في بلدية موسكو ميكا. ويتحقق ذلك من خلال عملية ترسيب ليزر النبضي الاعتماد على خصائص تنوعاً ميكا، أسفر عن هيتيرويبيتاكسي فإن دير فالس. الاحتفاظ بجميع خصائص متفوقة PZT الفوقي على ركائز بلوري واحد جامد مثل هذه الهياكل ملفقة ومعارض زيادة الحرارية والميكانيكية ممتازة. يوفر ميزة تكنولوجية على نقل متعددة الخطوات والركيزة رقيق استراتيجيات هذا النهج بسيطة وموثوق بها ويسهل تطوير العناصر التي طال انتظارها الذاكرة غير متغير مرن بعد واحد-بلورية شرط أساسي الجيل القادم من الأجهزة الذكية مع الأداء العالي.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Equipment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>hot plate</td><td>Polish</td><td>P-20</td><td></td></tr><tr><td>PLD system</td><td>PVD products</td><td>PLD 5000</td><td></td></tr><tr><td>Ferroelectric test system&amp;nbsp;</td><td>Radiant Technologies Precisions workstations&amp;nbsp;</td><td>RT66A</td><td></td></tr><tr><td>Semiconductor device analyzer&amp;nbsp;</td><td>Agilent&amp;nbsp;</td><td>B1500A</td><td></td></tr><tr><td>Bending molds</td><td>home-made</td><td></td><td>Machined teflon material</td></tr><tr><td>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><td>Sputtering system</td><td>Beijing&amp;nbsp;Elaborate</td><td>ETD-3000</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Materials&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>mica(001) sheets</td><td>Nilaco corporation&amp;nbsp;</td><td>990066</td><td></td></tr><tr><td>conductive silver paint</td><td>Ted Pella, INC</td><td>No.16033</td><td></td></tr><tr><td>CoFe&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt; target</td><td>Kurt J.Lesker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SrRuO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; target</td><td>Kurt J.Lesker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PbZr&lt;sub&gt;0.2&lt;/sub&gt;Ti&lt;sub&gt;0.8&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;3 &lt;/sub&gt;target</td><td>Kurt J.Lesker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>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

مرنة غير متطايرة ذكريات تلقي الكثير من الاهتمام كما أنها قابلة للتطبيق للأجهزة الإلكترونية المحمولة الذكية في المستقبل، تعتمد على تخزين البيانات عالية الكثافة وقدرات استهلاك الطاقة المنخفضة. ومع ذلك، الذاكرة nonvolatile أكسيد عالي الجودة يقوم على ركائز مرنة كثيرا ما مقيد بخصائص مادية وعملية التصنيع ارتفاع درجة الحرارة لا مفر منه. في هذه الورقة، يقترح بروتوكولا مباشرة النمو الفوقي لكن مرنة الرصاص زركونيوم تيتانات ذاكرة عنصرا في بلدية موسكو ميكا. تمكين طريقة تقنية وقياس الترسيب تنوعاً تلفيق ذاكرة غير متطايرة مرنة بعد واحد-بلورية العناصر اللازمة للجيل القادم من الأجهزة الذكية.

أفلام رقيقة PZT/المؤسسة/المدير المالي/ميكا الفوقي ترسبت مع تقنية الليزر النبضي ترسب كما هو موضح في الخطوة 1. ويبين الشكل 1 مخطط النمو ويبين الشكل 2 عنصر NVM مرنة الفعلي استناداً PZT.

الاستقرار الميكانيكي أحد...

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

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

في هذه الورقة، نقدم بروتوكولا مباشرة تنمو الفوقي بعد الرصاص مرونة الزركونيوم تيتانات عنصر الذاكرة على ميكا بلدية موسكو.

تلفيق وطريقة قياس عنصر Ferroelectric مرنة تستند إلى هيتيرويبيتاكسي فإن دير فالس

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

a-fabrication-measurement-method-for-flexible-ferroelectric-element

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

8.2K Views.  Xiangtan University. في هذه الورقة، نقدم بروتوكولا مباشرة تنمو الفوقي بعد الرصاص مرونة الزركونيوم تيتانات عنصر الذاكرة على ميكا بلدية موسكو.

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

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

تلفيق من أكاسيد مجمع المحصورة مكانيا

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Sputter Growth and Characterization of Metamagnetic B2-ordered FeRh Epilayers

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using sputtering techniques. Here we describe a method for preparing epitaxial thin films of B2-ordered FeRh by sputter deposition onto single crystal MgO substrates. Deposition at a slow rate onto a heated substrate allows time for the adatoms to both settle into a lattice with a well-defined epitaxial relationship with the substrate and also to find their proper places in the Fe and Rh sublattices of the B2 structure. The structure is conveniently characterized with X-ray reflectometry and diffraction and can be visualised directly using transmission electron micrograph cross-sections. B2-ordered FeRh exhibits an unusual metamagnetic phase transition: the ground state is antiferromagnetic but the alloy transforms into a ferromagnet on heating with a typical transition temperature of about 380 K. This is accompanied by a 1% volume expansion of the unit cell: isotropic in bulk, but laterally clamped in an epilayer. The presence of the antiferromagnetic ground state and the associated first order phase transition is very sensitive to the correct equiatomic stoichiometry and proper B2 ordering, and so is a convenient means to demonstrate the quality of the layers that can be deposited with this approach. We also give some examples of the various techniques by which the change in phase can be detected.

A method to prepare epitaxial layers of ordered alloys by sputtering is described. The B2-ordered FeRh compound is used as an example, as it displays a metamagnetic transition that depends sensitively on the degree of chemical order and the exact composition of the alloy.

تفل نمو وتوصيف Metamagnetic-B2 أمر FeRh Epilayers

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using ...

Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in traditional materials, including low cost and mechanical flexibility. In a similar vein, it would be advantageous to expand the use of organics into high frequency electronics and spin-based electronics. This work presents a synthetic process for the growth of thin films of the room temperature organic ferrimagnet, vanadium tetracyanoethylene (V[TCNE]x, x~2) by low temperature chemical vapor deposition (CVD). The thin film is grown at &#60;60 &#176;C, and can accommodate a wide variety of substrates including, but not limited to, silicon, glass, Teflon and flexible substrates. The conformal deposition is conducive to pre-patterned and three-dimensional structures as well. Additionally this technique can yield films with thicknesses ranging from 30 nm to several microns. Recent progress in optimization of film growth creates a film whose qualities, such as higher Curie temperature (600 K), improved magnetic homogeneity, and narrow ferromagnetic resonance line-width (1.5 G) show promise for a variety of applications in spintronics and microwave electronics.

We present the synthesis of the organic-based ferrimagnet vanadium tetracyanoethylene (V[TCNE]x, x~2) via low temperature chemical vapor deposition (CVD). This optimized recipe yields an increase in Curie temperature from 400 K to over 600 K and a dramatic improvement in magnetic resonance properties.

ترسيب الأبخرة الكيميائية لمغناطيس العضوي، والفاناديوم تيتراسيانويثيلين

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in ...

Chemistry

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

طرق التجريبية المتقدمة لدرجات الحرارة المنخفضة Magnetotransport قياس المواد الجديدة

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and conformality by taking advantage of self-limiting reactions between vapor-phase precursors and the growing film. Perovskite oxides present potential for next-generation electronic materials, but to-date have mostly been deposited by physical methods. This work outlines a method for depositing SrTiO3 (STO) on germanium using ALD. Germanium has higher carrier mobilities than silicon and therefore offers an alternative semiconductor material with faster device operation. This method takes advantage of the instability of germanium's native oxide by using thermal deoxidation to clean and reconstruct the Ge (001) surface to the 2&#215;1 structure. 2-nm thick, amorphous STO is then deposited by ALD. The STO film is annealed under ultra-high vacuum and crystallizes on the reconstructed Ge surface. Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) is used during this annealing step to monitor the STO crystallization. The thin, crystalline layer of STO acts as a template for subsequent growth of STO that is crystalline as-grown, as confirmed by RHEED. In situ X-ray photoelectron spectroscopy is used to verify film stoichiometry before and after the annealing step, as well as after subsequent STO growth. This procedure provides framework for additional perovskite oxides to be deposited on semiconductors via chemical methods in addition to the integration of more sophisticated heterostructures already achievable by physical methods.

This work details the procedures for the growth and characterization of crystalline SrTiO3 directly on germanium substrates by atomic layer deposition. The procedure illustrates the ability of an all-chemical growth method to integrate oxides monolithically onto semiconductors for metal-oxide semiconductor devices.

الفوقي نمو Perovskite سترونتيوم تيتانات على الجرمانيوم عن طريق ترسب طبقة الذري

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, but several challenging points remain, such as a low absorption efficiency due to a thin active layer and low flexibility. We present an advanced method to fabricate a flexible phototransistor array with an improved electrical performance. The outstanding electrical performance is driven by a low dark current owing to deep impurity doping. Stretchable and flexible metal interconnectors simultaneously offer electrical and mechanical stabilities in a highly deformed state. The protocol explicitly describes the fabrication process of the phototransistor using a thin silicon membrane. By measuring I-V characteristics of the completed device in deformed states, we demonstrate that this approach improves the mechanical and electrical stabilities of the phototransistor array. We expect that this approach to a flexible phototransistor can be widely used for the applications of not only next-generation imaging systems/optoelectronics but also wearable devices such as tactile/pressure/temperature sensors and health monitors.

We present a detailed method to fabricate a deformable lateral NIPIN phototransistor array for curved image sensors. The phototransistor array with an open mesh form, which is composed of thin silicon islands and stretchable metal interconnectors, provides flexibility and stretchability. The parameter analyzer characterizes the electrical property of the fabricated phototransistor.

تلفيق من أجهزة الاستشعار صورة مرنة تستند إلى فوتوترانسيستورس نيبن الأفقي

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

السائبة وتوليف رقيقة أكاسيد استقرت الانتروبيا شكل تركيبي البديل

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D materials is still in nascent stages, scientists cannot fully rely on traditional semiconductor techniques for related research. Delicate processes from locating the materials to electrode definition need to be well controlled. In this article, a universal fabrication protocol required in manufacturing nanoscale electronics, such as 2D quasi-heterojunction bipolar transistors (Q-HBT), and 2D back-gated transistors are demonstrated. This protocol includes the determination of material position, electron beam lithography (EBL), metal electrode definition, et al. A step by step narrative of the fabrication procedures for these devices are also presented. Furthermore, results show that each of the fabricated devices has achieved high performance with high repeatability. This work reveals a comprehensive description of process flow for preparing 2D nano-electronics, enables the research groups to access this information, and pave the way toward future electronics.

The article aims to introduce a standard and reliable fabrication procedure for the development of future low dimensional nanoelectronics.

طريقة قياسية وموثوقة لاختلاق النانو ثنائي الأبعاد

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

Measuring Magnetically-Tuned Ferroelectric Polarization in Liquid Crystals

Materials showing coupling phenomena between magnetism and (ferro)electricity, i.e., magnetoelectric effects, have attracted a great deal of attention due to their potential applications for future device technologies such as sensors and storage. However, conventional approaches, which usually utilize materials containing magnetic metal ions (or radicals), have a major problem: only a few materials have been found to show the coupling phenomena at room temperature. Recently, we proposed a new approach to achieve room-temperature magnetoelectrics. In contrast to conventional approaches, our alternative proposal focuses on a completely different material, a &#34;liquid crystal&#34;, free from magnetic metal ions. In such liquid crystals, a magnetic field can be utilized to control the orientational state of constituent molecules and the corresponding electric polarization through magnetic anisotropy of the molecules; it is an unprecedented mechanism of the magnetoelectric effect. In this context, this paper provides a protocol to measure ferroelectric properties induced by a magnetic field, that is, the direct magnetoelectric effect, in a liquid crystal. With the method detailed here, we successfully detected magnetically-tuned electric polarization in the chiral smectic C phase of a liquid crystal at room temperature. Taken together with the flexibility of constituent molecules, which directly affects the magnetoelectric responses, the introduced method will serve to allow liquid crystal cells to acquire more functions as room-temperature magnetoelectrics and associated optical materials.

In this report, we present a protocol to examine direct magnetoelectric effects, i.e., induction of ferroelectric polarization by applying magnetic fields, in liquid crystals. This protocol provides a unique approach, supported by the softness of liquid crystals, to achieve room-temperature magnetoelectrics.

قياس الاستقطاب Ferroelectric ضبطها مغناطيسيا بالبلورات السائلة

Materials showing coupling phenomena between magnetism and (ferro)electricity, i.e., magnetoelectric effects, have attracted a great deal of attention due ...

Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We demonstrate not only lateral control but, importantly, also control over the angular alignment of adjacent layers. The core of the technique is represented by a home-built transfer setup which allows the user to control the position of the individual crystals involved in the transfer. This is achieved with sub-micrometer (translational) and sub-degree (angular) precision. Prior to stacking them together, the isolated crystals are individually manipulated by custom-designed moving stages that are controlled by a programmed software interface. Moreover, since the entire transfer setup is computer controlled, the user can remotely create precise heterostructures without coming into direct contact with the transfer setup, labeling this technique as &#8220;hands-free&#8221;. In addition to presenting the transfer set-up, we also describe two techniques for preparing the crystals that are subsequently stacked.

In this work we describe a technique that is used to create new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking ultrathin layered 2D materials with precise control over position and relative orientation.

تصنيع هياكل فان دير والس هيتيرو مع محاذاة دورانية دقيقة

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We ...