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

ファンデルワールスヘテロエピタキシーに基づくフレキシブル強誘電体素子の作製および測定方法.はじめに.フレキシブルPZT薄膜の作製マイカシートから1cm×1cmのマイカ基板をハサミで切り取ります。

この1センチ×1センチのマイカ基板を机の上に両面テープで固定します。ピンセットを使用して、マイクロメーターで測定した希望の厚さになるまで、マイカを層ごとに剥がします。この劈開したばかりのマイカ基板を5インチの基板ホルダーに貼り付け、銀塗料の薄層を使用して、ホットプレート上で120°Cで10分間硬化させて、マイカを基板にしっかりと貼り付けます。

PLD基板ホルダーをPLDチャンバーに入れます。繰り返し率とレーザーエネルギーを選択します。フォーカシングレンズを設定位置に移動します。

粉砕物を開き、レーザーをトリガーして、バッファー層として5ミリメートルのCFO薄膜を堆積させます。レーザーをトリガーすることにより、その後の電気的性能試験の底部電極としてSAFOバッファ層に20〜18ミリメートルのSROを堆積させます。レーザーをトリガーして、SRO底面電極の上部に115ミリメートルのPZT薄膜を堆積させます。

チューブを使用してチャンバーをベントし、温度が室温に達したらマイカサンプル上のPZTを取り出します。サンプルをガラスの上に置きます。サンプルの上に直径200マイクロメートルの事前に設計されたメッシュを置きます。

メッシュをしっかりと固定し、メッシュサンプルをスパッタリングチャンバーに入れます。CDスパッタリングを使用して、フィルム上に白金トップ電極を堆積させます。スパッタリング後はサンプルを取り出します。

ナイフまたは20%フッ化水素酸を使用して、約1ミリメートル×1ミリメートルのPZT切片を取り出します。これは、下部のSRO電極を露出させ、多くの小さなフレキシブル強誘電体コンデンサを形成するためです。露出したSROに導電性銀のコートをペイントして、下部のSRO電極の電気伝導率を高めます。

導電性銀が露出したSROに接触できることを確認してください。強誘電体特性評価曲げ試験。軟質サンプルの裏面に、サンプルと同じサイズの紙を接着して、サンプルをある段階から別の段階に簡単に移動できるようにします。

PZTオメガを半導体デバイスアナライザーの強誘電体テスターシステムのテスターボートに置きます。強誘電体テスターシステムと半導体デバイスアナライザーの1つの測定プローブを白金の上電極に置き、次にもう一方の測定プローブを銀SRO層に置いて、サンプルが曲がっていない間に分極電界ヒステリシスループとコンデンサの電界曲線を与えます。2つのプローブを使用して、2キロヘルツの周波数と4ワットでPヒステリシスループを測定します。

2つのプローブで1メガヘルツの周波数でCE曲線を測定し、4ワットを追加します。アンビエントサンプルを削除します。軟質PZTまたはマイカ薄膜を両面テープで無効モードで固定します。

測定中にマイカが滑ったり滑ったりしないように注意してください。強誘電体テスターシステムや半導体デバイスアナライザーのテスターボードに実装します。一方のプローブをプラチナの上部電極に置き、もう一方のプローブは、以前に使用した構成と同様の銀のコーディングを介して下部のSRO電極に接触します。

PヒステリシスループとCEカーブを、さまざまなティンシルおよび圧縮曲げラジウムの下で測定します。2つのプローブでPヒステリシスループを2キロヘルツの周波数で測定し、4ワットを追加します。2つのプローブで1メガヘルツの周波数でCE曲線を測定し、4ワットを追加します。

PEとCEの測定が完了したら、フレキシブルPZTサンプルを取り出します。強誘電体の特性評価、熱安定性。PZTまたはマイカを強誘電体テスターシステムと半導体デバイスアナライザーのテスターボートに置きます。

一方の測定プローブを白金トップ電極に置き、もう一方の測定プローブをセラSrO層に置きます。温度制御システムを開いてサンプルを加熱します。PEとCEの測定は、異なる温度で行ってください。

測定が完了したら、ヒーターアセンブリの電源を切ります。強誘電体特性評価曲げサイクル性試験。フレキシブルPZTまたはマイカをこのセットアップの2つの溝に取り付けます。

サンプルの一方の端をもう一方の端から曲げる場所に8つのAVOモデルで固定します。定規を使用して、8ミリメートルの曲げプロセスの前に、PZTまたはマイカレンズとモーターの移動方向を測定します。レンズCへの動きを計算して、曲げた状態でのPZTまたはマイカのレンズを面積とする式に従って、サンプルを5ミリメートル曲げます。

Rは曲げ半径、Cはモーターの移動レンズです。コンピュータで曲げサイクル数 1, 000 を設定します。スタートボタンをクリックして、前後のモーターモーションを開始します。

サンプルと主要なVPEを取り出して、強誘電体の特性が保持されているかどうかを確認します。代表的な結果。PZT、SRO、CFOマイカ薄膜のエピテクチャーが堆積され、ステップ1で概説したように、位置技術をレーザー化することになっていました。

図1は総利得を示し、図2はPZTに最適な実際の柔軟なMVM要素を示しています。機械的安定性は、柔軟なデバイスアプリケーションの重要な側面です。機械的な屈曲に対するヘテロ構造の顕微鏡強誘電体性能を、引張曲げと圧縮曲げの両方で評価しました。

図7Aと図7Bは、PZTコンデンサのPEおよびCEヒステリシスループと、さまざまな圧縮および引張曲げ半径を示しています。図7Cは、飽和分極の定数を示しています。残留電気分極はストランドを促す可能性があります。

また、実験誤差と異なる曲げ半径内の静電容量値。この結果、PZT薄膜コンデンサは、ラマン分光法によっても必要とされたフレキシブル電子デバイスアプリケーションに必要な安定した電気的方法と機械的制約を維持しています。1メガヘルツで測定されたヘテロ構造の蝶曲線と新しいデバイスの25〜175°Cに曲がる温度を持つ、十分に飽和した対称偏光電界ヒステリシスループと静電容量電界をそれぞれ図8Aと図8Bに示します。

この強誘電体コンデンサは、最高の飽和分極が一定です。分極の残骸は、図8Cに示すように、より広い温度範囲でフィールドと静電容量で発生します。ヘテロ構造は、室温および100°Cでも高い保持力と耐久性を維持します。

このプロセスは、PZTまたはマイカヘテロ構造が高温電子デバイスに潜在的に応用できることを意味します。PZTまたはマイカのヘテロ構造を実用化するために、一連のシロ性試験を実施しました。図 9 は、tinsile と圧縮ひずみの両方の状態で 1, 000 曲げサイクルの前後の PE ループを示しています。

異なる曲げ移動のPEループは、便宜上垂直に表示されます。ヘテロ構造が、自然な曲げひずみに応じて5ミリメートルの曲げ半径で1, 000回の曲げサイクルの後でも強誘電体の動作を保持することは価値がありません。結論。