För första gången, forskare har kunnat avsätta en ultratunn ferroelektrisk film av oxid på ett flexibelt polymersubstrat. Forskargruppen använde de flexibla ferroelektriska tunna filmerna för att göra icke-flyktiga minnesenheter som är bärbara och motståndskraftiga.

"Ferroelektriska material kan lagra laddning, vilket gör dem idealiska för icke-flyktiga minnesenheter, säger Jacob Jones, professor i materialvetenskap och teknik vid North Carolina State University och medförfattare till en uppsats om arbetet. "Men ferroelektriska material tenderar att vara spröda, och måste normalt tillverkas vid höga temperaturer – vilket skulle förstöra de flesta polymerer. Vi har nu hittat ett sätt att göra en extremt tunn film av ferroelektriskt material som kan göras vid låga temperaturer."

"Det som är mest spännande med det här arbetet är förmågan att göra ferroelektriska tunna filmer vid låga temperaturer och integrera dem med kolbaserade organiska halvledare för att göra mycket flexibla minnesenheter, " säger Franky So, motsvarande författare till artikeln och Walter och Ida Freeman Distinguished Professor of Materials Science and Engineering vid NC State.

"Nyckeln till framgång för detta arbete är den speciella teknik vi utvecklat för att göra dessa ferroelektriska tunna filmer vid låg temperatur och bibehålla flexibiliteten, " säger Hyeonggeun Yu, en postdoktor vid NC State och huvudförfattare till artikeln. "Vi har skapat en ny enhetsplattform som kan integrera dessa minnesenheter med andra flexibla elektroniska kretsar."

"Detta framsteg gjorde det möjligt för oss att skapa en böjlig ferroelektrisk som kan användas för att skapa stabila minneslagringsenheter för användning i energieffektiva elektroniska applikationer för användning i allt från rymdutforskning till försvarstillämpningar, " säger Ching-Chang Chung, en postdoktor vid NC State och medförfattare till uppsatsen.

Forskarna arbetade med hafniumoxid, eller hafnia, ett material som har ferroelektriska egenskaper när det appliceras som en tunn film. Och, för första gången, forskarna kunde visa att de flexibla hafnia-tunna filmerna uppvisade ferroelektriska egenskaper med tjocklekar från 20 nanometer (nm) till 50 nm.

"Detta är en milstolpe inom nanoteknik, "Så säger.

"Vi gjorde en lågspänning, icke-flyktiga, vertikal organisk transistor som använder en tunn hafniafilm, " Säger Jones. "Denna detaljnivå kan bara vara spännande för dem inom elektroteknikområdet. För alla andra, det betyder att detta är en praktisk upptäckt med mycket verkliga tillämpningar."

"Vi har funnit att prototypen är fullt funktionell och behåller sin funktionalitet även när den böjs upp till 1, 000 gånger, " säger Chung. "Och vi arbetar redan på vad som kan göras för att förbättra tillförlitligheten när materialet böjs mer än 1, 000 gånger."