Metoda wytwarzania i pomiaru elastycznego elementu ferroelektrycznego opartego na heteroepitaksji van der Waalsa

Metoda wytwarzania i pomiaru elastycznego elementu ferroelektrycznego oparta na heteroepitaksji van der Waalsa.Wprowadzenie. Wytwarzanie elastycznych cienkich folii PZT. Wytnij nożyczkami podłoże mikowe o wymiarach jeden centymetr na jeden centymetr z arkusza miki.

Przymocuj to podłoże mikowe o wymiarach jeden centymetr na jeden centymetr na biurku za pomocą taśmy dwustronnej. Za pomocą pęsety odklej mikę, warstwa po warstwie, aż do uzyskania pożądanej grubości, mierzonej mikrometrem. Wklej to świeżo rozcięte podłoże z miki na pięciocalowym uchwycie podłoża, używając cienkiej warstwy srebrnej farby i utwardź je w temperaturze 120 stopni Celsjusza na gorącej płycie przez 10 minut, aby mocno przymocować mikę do podłoża

Umieść uchwyt podłoża PLD w komorze PLD. Wybierz częstotliwość powtarzania i energię lasera. Przesuń soczewkę ostrości do ustawionej pozycji.

Otwórz shatter i umieść cienką warstwę CFO o grubości pięciu milimetrów jako warstwę buforową, uruchamiając laser. Umieść SRO o grubości od 20 do 18 milimetrów na warstwie buforowej SAFO jako dolną elektrodę do kolejnych testów wydajności elektrycznej, uruchamiając laser. Umieść cienką warstwę PZT o grubości 115 milimetrów na górze dolnej elektrody SRO, uruchamiając laser.

Odwietrzyć komorę za pomocą rurki i usunąć PZT z próbki miki, gdy temperatura osiągnie temperaturę pokojową. Umieść próbkę na kawałku szkła. Umieść wstępnie zaprojektowaną siatkę o średnicy 200 mikrometrów na wierzchu próbki.

Dobrze zamocuj siatkę i umieść próbkę siatki w komorze napylania. Użyj rozpylania płyt CD, aby osadzić platynowe elektrody górne na folii. Usunąć próbkę po rozpyleniu.

Użyj noża lub 20% kwasu fluorowodorowego, aby usunąć prawie jeden milimetr na jeden milimetr odcinek PZT. Ma to na celu odsłonięcie dolnej elektrody SRO i uformowanie wielu małych elastycznych kondensatorów ferroelektrycznych. Pomaluj warstwę przewodzącego srebra na odsłoniętym SRO, aby zwiększyć przewodność elektryczną dolnej elektrody SRO.

Upewnij się, że srebro przewodzące może stykać się z odsłoniętym SRO. Próba zginania charakterystyki ferroelektrycznej. Na odwrocie elastycznej próbki przyklej kawałek papieru o tym samym rozmiarze co próbka, aby ułatwić przenoszenie próbki z jednego etapu na drugi.

Umieść PZT omega na łodzi testowej systemu testera ferroelektrycznego w analizatorze urządzeń półprzewodnikowych. Umieść jedną sondę pomiarową systemu testera ferroelektrycznego i analizatora urządzeń półprzewodnikowych na platynowej elektrodzie górnej, a następnie umieść drugą sondę pomiarową na warstwie srebrnej SRO, aby uzyskać pętle histerezy pola elektrycznego polaryzacji i krzywe pola elektrycznego kondensatora, gdy próbka jest niezagięta. Zmierz pętle histerezy P za pomocą dwóch sond z częstotliwością dwóch kiloherców i czterema watami.

Zmierz krzywe CE za pomocą dwóch sond o częstotliwości jednego megaherca i dodaj cztery waty. Usunąć próbkę z otoczenia. Zabezpiecz elastyczną cienką folię PZT lub mikę w trybie wyłączenia za pomocą taśmy dwustronnej.

Uważaj, aby podczas pomiarów nie ślizgać się ani ślizgać miki. Zamontuj go na płytce testera systemu testera ferroelektrycznego i analizatora urządzeń półprzewodnikowych. Umieść jedną sondę na platynowej elektrodzie górnej, podczas gdy druga sonda dotyka dolnej elektrody SRO poprzez srebrne kodowanie podobne do konfiguracji użytej wcześniej.

Zmierz pętle histerezy P i krzywe CE pod różnymi promieniami zginania i zginania przy ściskaniu. Zmierz pętle P-histerezy za pomocą dwóch sond z częstotliwością dwóch kiloherców i dodaj cztery waty. Zmierz krzywe CE za pomocą dwóch sond o częstotliwości jednego megaherca i dodaj cztery waty.

Usunąć elastyczną próbkę PZT po zakończeniu pomiarów PE i CE. Charakterystyka ferroelektryczna Stabilność termiczna. Umieść PZT lub mikę na łodzi testowej ferroelektrycznego systemu testera i analizatora urządzeń półprzewodnikowych.

Umieść jedną sondę pomiarową na platynowej elektrodzie górnej, a drugą sondę pomiarową umieść na warstwie surowicy SrO. Otwórz system kontroli temperatury, aby podgrzać próbkę. Przeprowadzaj pomiary PE i CE w różnych temperaturach.

Wyłącz zespół grzałki po wykonaniu pomiarów. Charakterystyka ferroelektryczna, testy cykliczności zginania. Zamontuj elastyczny PZT lub mikę w dwóch rowkach tego zestawu.

Zamocuj jeden koniec próbki w miejscu, w którym jest wygięty od drugiego końca, za pomocą modelu z ośmioma AVO. Użyj linijki, aby zmierzyć soczewkę PZT lub mikową wraz z kierunkiem ruchu silnika przed ośmiomilimetrowym procesem gięcia. Oblicz ruch do soczewki C, aby zgiąć próbkę o pięć milimetrów zgodnie ze wzorem, w którym obszar jest soczewką PZT lub miką w stanie zgiętym.

R to promień gięcia, a C to soczewka ruchu silnika. Ustaw liczbę cykli gięcia 1 000 w komputerze. Kliknij przycisk start, aby zainicjować ruch silnika do przodu iz powrotem.

Usunąć próbkę i główny VPE, aby sprawdzić, czy właściwości ferroelektryczne są zachowane. Reprezentatywne wyniki. Epitektura cienkich warstw miki PZT, SRO, CFO została osadzona i miała na celu laserowe wykorzystanie techniki pozycjonowania, jak opisano w kroku pierwszym.

Rysunek 1 przedstawia przyrost brutto, a rysunek 2 pokazuje rzeczywisty elastyczny element MVM najlepiej widoczny na PZT. Stabilność mechaniczna jest kluczowym aspektem elastycznego zastosowania urządzenia. Mikroskopowe właściwości ferroelektryczne struktury hetero w stosunku do zginania mechanicznego oceniano zarówno przy rozciąganiu, jak i przy zginaniu.

Rysunki 7A i 7B pokazują pętle histerezy PE i CE kondensatorów PZT oraz różne promienie zginania przy ściskaniu i rozciąganiu. Rysunek 7C przedstawia stałą polaryzacji nasyconej. Szczątkowa polaryzacja elektryczna może popychać pasma.

Oraz wartości pojemności w ramach błędów eksperymentalnych i różnych promieni gięcia. Wynika to po prostu, że kondensatory cienkowarstwowe PZT utrzymują stabilną praktykę elektryczną i ograniczenia mechaniczne wymagane do zastosowania elastycznego urządzenia elektronicznego, które zostało również podjęte przez spektroskopię Ramana. Dobrze nasycone i symetryczne pętle histerezy pola elektrycznego o polaryzacji oraz pojemnościowe pole elektryczne z krzywymi motylkowymi struktury hetero mierzonymi z częstotliwością jednego megaherca i ugięciem temperatury od 25 do 175 stopni Celsjusza dla nowego urządzenia pokazano odpowiednio na rys. 8A i 8B.

Ten kondensator ferroelektryczny ma najlepszą polaryzację stałego nasycenia. Pozostałość polaryzacji występuje w polu, a pojemność w szerszym zakresie temperatur, jak pokazano na rysunku 8C. Heterostruktura utrzymuje również wysoką retencję i wytrzymałość w temperaturze pokojowej, a także w temperaturze 100 stopni Celsjusza.

Proces ten oznacza, że struktura hetero PZT lub miki może mieć potencjalne zastosowania w wysokotemperaturowych urządzeniach elektronicznych. Przeprowadzono szereg testów cykliczności w celu walidacji struktur hetero PZT lub miki do zastosowań praktycznych. Rysunek 9 przedstawia pętle PE przed i po 1 000 cykli zginania zarówno w stanie odkształcenia ściskającego, jak i ściskającego.

Pętle PE przy różnych ruchach gięcia są dla wygody wyświetlane pionowo. Nie jest warte tego, aby struktura hetero zachowywała swoje ferroelektryczne zachowanie nawet po 1 000 cykli zginania przy promieniu gięcia wynoszącym pięć milimetrów odpowiednio do naturalnego odkształcenia zginającego. Konkluzja.