Eine Fertigung und Messverfahren für ein flexibles Ferroelektrischen Element basierend auf Van Der Waals Heteroepitaxy

Ein Herstellungs- und Messverfahren für flexible ferroelektrische Elemente auf der Grundlage der Van-der-Waals-Heteroepitaxie.Einleitung. Herstellung von flexiblen PZT-Dünnschichten. Schneide mit einer Schere ein ein mal einen Zentimeter großes Glimmersubstrat aus einem Glimmerblatt ab.

Befestigen Sie dieses einen Zentimeter mal einen Zentimeter große Glimmersubstrat mit doppelseitigem Klebeband auf einem Schreibtisch. Ziehen Sie den Glimmer mit einer Pinzette Schicht für Schicht ab, bis die gewünschte Dicke erreicht ist, gemessen mit einem Mikrometer. Kleben Sie dieses frisch gespaltene Glimmersubstrat mit einer dünnen Schicht Silberfarbe auf einen fünf Zoll großen Substrathalter und härten Sie es 10 Minuten lang bei 120 Grad Celsius auf einer heißen Platte aus, um Glimmer fest auf einem Substrat zu befestigen.

Setzen Sie den PLD-Substrathalter in die PLD-Kammer ein. Wählen Sie die Wiederholrate und die Laserenergie aus. Bewegen Sie die Fokussierlinse in die eingestellte Position.

Öffnen Sie den Shatter und scheiden Sie einen fünf Millimeter dünnen CFO-Film als Pufferschicht ab, indem Sie den Laser auslösen. Durch Auslösen des Lasers wird ein 20 bis 18 Millimeter großes SRO auf die SAFO-Pufferschicht als untere Elektrode für die nachfolgenden elektrischen Leistungstests abgeschieden. Scheiden Sie einen 115 Millimeter dünnen PZT-Film auf die Oberseite der unteren SRO-Elektrode ab, indem Sie den Laser auslösen.

Entlüften Sie die Kammer mit einem Röhrchen und entfernen Sie das PZT an der Glimmerprobe, wenn die Temperatur Raumtemperatur erreicht. Legen Sie die Probe auf ein Stück Glas. Legen Sie ein vorgefertigtes Netz mit einem Durchmesser von 200 Mikrometern auf die Probe.

Befestigen Sie die Netzvertiefung und geben Sie die Netzprobe in die Sputterkammer. Verwenden Sie das CD-Sputtern, um Platin-Top-Elektroden auf der Folie abzuscheiden. Entnehmen Sie die Probe nach dem Sputtern.

Verwenden Sie ein Messer oder 20%ige Flusssäure, um einen PZT-Schnitt von fast einem Millimeter x einem Millimeter zu entfernen. Dies dient dazu, die untere SRO-Elektrode freizulegen und viele kleine flexible ferroelektrische Kondensatoren zu bilden. Streichen Sie eine Schicht leitfähiges Silber auf die freiliegende SRO, um die elektrische Leitfähigkeit der unteren SRO-Elektrode zu erhöhen.

Stellen Sie sicher, dass das leitfähige Silber mit dem freiliegenden SRO in Kontakt kommen kann. Ferroelektrische Charakterisierung Biegeversuch. Kleben Sie auf die Rückseite der flexiblen Probe ein Blatt Papier in der gleichen Größe wie die Probe, um die Probe leicht von einem Tisch auf einen anderen zu übertragen.

Platzieren Sie das PZT-Omega auf einem Testerschiffchen des ferroelektrischen Testersystems in einem Halbleiterbauelementanalysator. Setzen Sie eine Messsonde des ferroelektrischen Testersystems und des Analysators für Halbleiterbauelemente auf die obere Platinelektrode und setzen Sie dann die andere Messsonde auf die silberne SRO-Schicht, um die Polarisationshystereseschleifen für das elektrische Feld und die elektrischen Feldkurven des Kondensators zu erhalten, während die Probe ungebogen ist. Messen Sie die P-Hystereseschleifen mit den beiden Sonden bei einer Frequenz von zwei Kilohertz und bei vier Watt.

Messen Sie die CE-Kurven mit den beiden Sonden bei einer Frequenz von einem Megahertz und addieren Sie vier Watt. Entfernen Sie die Umgebungsprobe. Befestigen Sie den flexiblen PZT- oder Glimmer-Dünnfilm im Deaktivierungsmodus mit doppelseitigem Klebeband.

Achten Sie darauf, dass der Glimmer während der Messungen nicht verrutscht oder gleitet. Montieren Sie es auf der Testerplatine des ferroelektrischen Testersystems und des Analysators für Halbleiterbauelemente. Setzen Sie eine Sonde auf die obere Platinelektrode, während die andere Sonde die untere SRO-Elektrode durch die Silbercodierung berührt, ähnlich der zuvor verwendeten Konfiguration.

Messen Sie die P-Hystereseschleifen und die CE-Kurven unter verschiedenen Zinn- und Druckbiegeradiumen. Messen Sie die P-Hystereseschleifen mit den beiden Sonden bei einer Frequenz von zwei Kilohertz und addieren Sie vier Watt. Messen Sie die CE-Kurven mit den beiden Sonden bei einer Frequenz von einem Megahertz und addieren Sie vier Watt.

Entnehmen Sie die flexible PZT-Probe, wenn die PE- und CE-Messungen abgeschlossen sind. Ferroelektrische Charakterisierung: Thermische Stabilität. Legen Sie den PZT oder Glimmer auf das Testerboot des ferroelektrischen Testersystems und des Halbleitergeräteanalysators.

Setzen Sie eine Messsonde auf die Platin-Top-Elektrode und die andere Messsonde auf die sera SrO-Schicht. Öffnen Sie das Temperaturregelsystem, um die Probe zu erhitzen. Führen Sie die PE- und CE-Messungen bei unterschiedlichen Temperaturen durch.

Schalten Sie die Heizungsbaugruppe aus, nachdem die Messungen durchgeführt wurden. Ferroelektrische Charakterisierung, Biegezyklenfähigkeitstests. Montieren Sie das flexible PZT oder den Glimmer in die beiden Rillen dieses Setups.

Befestigen Sie ein Ende der Probe an der Stelle, an der sie vom anderen Ende gebogen ist, mit dem Modell acht AVO. Messen Sie mit einem Lineal die PZT- oder Glimmerlinse zusammen mit der Bewegungsrichtung des Motors vor dem Acht-Millimeter-Biegevorgang. Berechnen Sie die Bewegung zur Linse C, um die Probe um fünf Millimeter zu biegen, gemäß der Formel, wobei die Fläche die Linse von PZT oder Glimmer in gebogenem Zustand ist.

R ist der Biegeradia und C ist die Bewegungslinse des Motors. Stellen Sie die Anzahl der Biegezyklen auf 1.000 im Computer ein. Klicken Sie auf die Startschaltfläche, um die motorische Hin- und Herbewegung zu starten.

Entnehmen Sie die Probe und den Haupt-VPE, um zu prüfen, ob die ferroelektrischen Eigenschaften erhalten bleiben. Repräsentative Ergebnisse. Die Epitektur aus PZT-, SRO-, CFO-Glimmer-Dünnschichten wurde abgeschieden und sollte die Positionstechnik lasern, wie in Schritt eins beschrieben.

Abbildung 1 zeigt die Bruttoverstärkung und Abbildung 2 zeigt ein tatsächliches flexibles MVM-Element, das am besten auf dem PZT zu finden ist. Die mechanische Stabilität ist ein entscheidender Aspekt bei der Anwendung flexibler Geräte. Die mikroskopische ferroelektrische Leistung der Heterostruktur gegenüber der mechanischen Biegung wurde sowohl für die Zug- als auch für die Druckbiegung bewertet.

Die Bilder 7A und 7B zeigen die PE- und CE-Hystereseschleifen der PZT-Kondensatoren und die verschiedenen Druck- und Zugbiegeradien. Abbildung 7C zeigt die Konstante der gesättigten Polarisation. Restpolarisation könnte die Stränge belasten.

Und die Kapazitätswerte innerhalb von experimentellen Fehlern und unterschiedlichen Biegeradien. Daraus ergibt sich, dass die PZT-Dünnschichtkondensatoren eine stabile elektrische Praxis und die mechanischen Einschränkungen beibehalten, die für die flexible Anwendung elektronischer Bauelemente erforderlich sind, was auch bei der Raman-Spektroskopie der Fall war. Die gut gesättigten und symmetrisch polarisierten Hystereseschleifen des elektrischen Feldes und das kapazitive elektrische Feld mit den Schmetterlingskurven der Heterostruktur, gemessen bei einem Megahertz und der Temperaturbiegung von 25 bis 175 Grad Celsius für ein neues Gerät, sind in Abb. 8A bzw. 8B dargestellt.

Dieser ferroelektrische Kondensator hat bestenfalls eine konstante Sättigungspolarisation. Ein Rest der Polarisation tritt im Feld und in der Kapazität im weiteren Temperaturbereich auf, wie in Abbildung 8C gezeigt. Die Heterostruktur behält auch bei Raumtemperatur sowie bei 100 Grad Celsius eine hohe Retention und Ausdauer bei.

Dieser Prozess impliziert, dass die PZT- oder Glimmer-Hetero-Struktur potenzielle Anwendungen in elektronischen Hochtemperaturgeräten haben kann. Eine Reihe von Zylierbarkeitstests wurde durchgeführt, um die PZT- oder Glimmer-Heterostrukturen für praktische Anwendungen zu validieren. Abbildung 9 zeigt PE-Schleifen vor und nach 1.000 Biegezyklen sowohl im Zinn- als auch im Druckdehnungszustand.

Die PE-Schlaufen bei unterschiedlichen Biegebewegungen werden der Einfachheit halber vertikal dargestellt. Es ist nicht würdig, dass die Heterostruktur auch nach 1.000 Biegezyklen bei einem Biegeradius von fünf Millimetern bzw. der Eigenbiegedehnung ihr ferroelektrisches Verhalten beibehält. Schlussfolgerung.