Første fleksible hukommelsesenhed, der bruger oxid ferroelektrisk materiale

For første gang, forskere har været i stand til at afsætte en ultratynd oxid ferroelektrisk film på et fleksibelt polymersubstrat. Forskerholdet brugte de fleksible ferroelektriske tynde film til at lave ikke-flygtige hukommelsesenheder, der er bærbare og elastiske.

"Ferroelektriske materialer er i stand til at lagre ladning, hvilket gør dem ideelle til ikke-flygtige hukommelsesenheder, " siger Jacob Jones, en professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab ved North Carolina State University og medforfatter til et papir om arbejdet. "Men ferroelektriske materialer har tendens til at være skøre, og skal normalt laves ved høje temperaturer - hvilket ville ødelægge de fleste polymerer. Vi har nu fundet en måde at lave en ekstremt tynd film af ferroelektrisk materiale, der kan laves ved lave temperaturer."

"Det, der er mest spændende ved dette arbejde, er evnen til at lave ferroelektriske tynde film ved lave temperaturer og integrere dem med kulstofbaserede organiske halvledere for at lave meget fleksible hukommelsesenheder, " siger Franky So, den tilsvarende forfatter til papiret og Walter og Ida Freeman Distinguished Professor of Materials Science and Engineering ved NC State.

"Nøglen til succes for dette arbejde er den specielle teknik, vi udviklede til at lave disse ferroelektriske tynde film ved lav temperatur og bevare fleksibiliteten, " siger Hyeonggeun Yu, en postdoc-forsker ved NC State og hovedforfatter af papiret. "Vi har skabt en ny enhedsplatform, som kan integrere disse hukommelsesenheder med andre fleksible elektroniske kredsløb."

"Dette fremskridt gjorde det muligt for os at skabe et bøjeligt ferroelektrisk materiale, der kan bruges til at skabe stabile hukommelseslagringsenheder til brug i energieffektive elektroniske applikationer til brug i alt fra rumudforskning til forsvarsapplikationer, " siger Ching-Chang Chung, en postdoc-forsker ved NC State og medforfatter til papiret.

Forskerne arbejdede med hafniumoxid, eller hafnia, et materiale, der har ferroelektriske egenskaber, når det påføres som en tynd film. Og, for første gang, forskerne var i stand til at vise, at de fleksible hafnia tynde film udviste ferroelektriske egenskaber med tykkelser fra 20 nanometer (nm) til 50 nm.

"Dette er en milepæl inden for nanoteknologi, "Så siger.

"Vi lavede en lavspænding, ikke-flygtig, lodret organisk transistor ved hjælp af en hafnia tynd film, " siger Jones. "Denne detaljeringsgrad kan kun være spændende for dem inden for elektroingeniørområdet. For alle andre, det betyder, at dette er en praktisk opdagelse med meget reelle anvendelser."

"Vi har fundet ud af, at prototypen er fuldt funktionel og bevarer sin funktionalitet, selv når den er bøjet op til 1, 000 gange, "Chung siger." Og vi arbejder allerede på, hvad der kan gøres for at forbedre pålideligheden, når materialet er bøjet mere end 1, 000 gange."