有機鐵電薄膜的制備方法包括溶膠-凝膠法、旋涂法(Spin-Coating)行業分類、分子束外延技術(shù)及Langmuir-Blod-get膜技術(shù)等預下達。與傳統(tǒng)的無機材料相比,有機聚合物材料具有易彎曲應用領域、柔韌性好創新為先、易加工、成本低等優(yōu)點而備受關(guān)注統籌推進。作為一種的鐵電體行業內卷,鐵電高分子聚合物的研究主要以聚偏氟乙烯(PolyVinylideneFluoride,PVDF)及其共聚物為代表科普活動。此外凝聚力量,具有鐵電性的聚合物材料還有聚三氟乙烯、聚氨酯和奇數(shù)尼龍等逐漸完善。有機鐵電材料具有良好的壓電和電致伸縮效應(yīng)、熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)了解情況、光學(xué)非線性效應(yīng)和介電響應(yīng)參與能力,廣泛應(yīng)用于傳感器、探測器長期間、換能器新的力量、非易失性存儲器等電子器件中。這里主要介紹以聚偏氟乙烯及其共聚物為代表的鐵電高分子聚合物材料在存儲器中的應(yīng)用異常狀況。
正如前面提到的說服力,聚偏氟乙烯及其共聚物是目前研究廣泛的鐵電聚合物大數據。20世紀(jì)60年代末,Kawai發(fā)現(xiàn)聚合物PVDF具有鐵電性經驗。隨后,人們對PVDF的微觀結(jié)構(gòu)和功能機理進行了研究,深入了解了這一鐵電聚合物進一步意見。PVDF有幾種不同的構(gòu)型重要部署,包括全反式TTTT,順反交替式TG+產業,TG-數字技術,TTTG+和TTTG-構(gòu)型。這些不同構(gòu)型的分子鏈按照不同的排列方式造成了PVDF不同的晶形工具,其中α尤為突出,β,γ和σ相是4種常見的晶形市場開拓。β相的分子鏈?zhǔn)侨词綐?gòu)型標準,偶極子按相同方向排列,具有較大的自發(fā)極化強度環境。α相中的分子鏈呈無極性的排列主要抓手,偶極矩由于相互抵消整體不顯極性。γ和σ相具有較弱的極性重要的角色。而偏氟乙烯(VinylideneFlu-oride)和三氟乙烯(Trifluoro-Ethylene)的二元共聚物(P(VDF-TrFE))具有比PVDF好的鐵電空間載體。這是因為用氟取代氫后,氟原子的直徑略大于氫原子的直徑要落實好,在空間位阻的作用下即將展開,全反式的TTTT結(jié)構(gòu)容易形成。圖3中展示了不同物質(zhì)的量比的VDF/TrFE共聚物的D-E回線和介電常數(shù)隨溫度的變化優勢與挑戰。VDF物質(zhì)的量分數(shù)為75%的共聚物展現(xiàn)了較好的電滯回線集成應用,剩余極化強度和矯頑場分別為100mC/m2和50MV/m。鐵電存儲器利用鐵電材料產(chǎn)生的不同方向的剩余極化來存儲信息問題分析,基于有機鐵電聚合物薄膜的電容結(jié)構(gòu)的鐵電存儲器在1995年被提出迎來新的篇章。用P(VDF-TrFE)鐵電聚合物薄膜制備的鐵電存儲器展現(xiàn)了較好的性質(zhì),但其自身存在著破壞性讀取的缺點不負眾望。
針對鐵電存儲器破壞性讀取的缺點共同學習,研究人員曾經(jīng)探索過一種非破壞性讀取的器件結(jié)構(gòu)。嘗試用鐵電體薄膜替代 MOS 晶體管中的柵介質(zhì)層推動並實現,這樣可以通過柵極電壓改變鐵電體薄膜的極化狀態(tài)實現(xiàn)對源漏電流的調(diào)制各領域。根據(jù)源漏電流的相對大小即可讀出存儲信息,不會影響鐵電體薄膜的極化狀態(tài)技術特點,因此讀取是非破壞性的的有效手段。Yamauchi 在 20 世紀(jì) 80 年代中期提出了把鐵電聚合物薄膜作為柵介質(zhì)層應(yīng)用在場效應(yīng)管中實現(xiàn)非易失性存儲的想法共同努力。由于鐵電聚合物薄膜可以在室溫下制備,避免各層物質(zhì)間的相互擴散真正做到,因此有機鐵電薄膜在鐵電場效應(yīng)管中展現(xiàn)了一定優(yōu)勢發展邏輯,有效避免了無機鐵電薄膜制備過程中為防止互擴散而使用的緩沖層。2004 年追求卓越, Schroeder 等人報道了利用共聚酰胺 Poly ( m-xylylene Adipamide)鐵電聚合物薄膜制備的鐵電場效應(yīng)管發展機遇,該器件全部由有機材料構(gòu)成。其轉(zhuǎn)移特性曲線表現(xiàn)出了明顯的滯后現(xiàn)象: 在 - 2. 5 V 柵電壓下性能,器件高、低電阻態(tài)電阻值比為200,保持時間約3 h強化意識。在該器件中聽得進,并五苯半導(dǎo)體薄膜是在真空中蒸鍍的。2005 年覆蓋,Naber 等人通過旋涂法制備了聚合物鐵電場效應(yīng)存儲器服務體系。該器件選用P(VDF-TrFE)(65∶35)作為柵介質(zhì)層,MEH-PPV (Poly[2- Methoxy-5-(2-Ethyl-Hexyloxy)-p-Phenylene-Vinylene]) 作為半導(dǎo)體層重要的作用。作為對比,另一器件選擇無鐵電性的 PTrFE作為柵介質(zhì)層研究。結(jié)果表明搶抓機遇,非鐵電性 PTrFE 薄膜作為柵介質(zhì)層的器 件 無 存 儲 效 應(yīng),而選用鐵電薄膜 P( VDF- TrFE)作為柵介質(zhì)層的器件展現(xiàn)了優(yōu)異的存儲特性: 0 V柵電壓下去創新,器件高結論、低電阻態(tài)電阻值比超過 104 ; 保持時間超過 7 d; 穩(wěn)定工作 1 000 次以上; 寫入速度和擦除速度分別為 0. 3 ms 和 0. 5 ms。
由于用鐵電薄膜的有機薄膜場效應(yīng)管存儲器展現(xiàn)了較好的存儲特性體系,具有簡單的器件結(jié)構(gòu)足夠的實力,因此它們可以直接合成到現(xiàn)今的有機場效應(yīng)管電路中。下一步需要改進的是鐵電薄膜和半導(dǎo)體的接觸界面和提高保持提高。
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