afm原子力顯微鏡案例分享之自組裝鐵電聚合物使耐用柔性存儲(chǔ)器成為可能：來(lái)自中國(guó)的科研人員利用自組裝P(VDF-TrFE)共聚物制作了一種鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(FeRAM)。通過(guò)在納米量級(jí)對(duì)一臺(tái)原型設(shè)備進(jìn)行表征進(jìn)一步驗(yàn)證了這一設(shè)備具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，且其存儲(chǔ)密度高達(dá)約60GB/in2。

FeRAM設(shè)備的高存儲(chǔ)密度與低能耗的優(yōu)點(diǎn)使其在各種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的應(yīng)用領(lǐng)域都具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。而柔性的鐵電存儲(chǔ)器甚至可以進(jìn)一步增強(qiáng)其優(yōu)勢(shì)。然而無(wú)機(jī)鐵電體通常比較脆，而有機(jī)鐵電體的熱穩(wěn)定性又受到很大的局限。

來(lái)自清華大學(xué)的科研人員利用一種有機(jī)鐵電物質(zhì)聚偏氟乙烯–三氟乙烯[P(VDF-TrFE)]制備了一種鐵電存儲(chǔ)器。他們通過(guò)低溫自組裝技術(shù)制得了一種有序側(cè)向排列的納米片晶陣列。

他們?cè)诩{米等級(jí)對(duì)這一器件進(jìn)行了鐵電表征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明翻轉(zhuǎn)電畤的ZUI小“單位”可以小至100x100 nm2，從而可以得知其存儲(chǔ)密度約為60GB/in2。 除此以外，寫(xiě)好的疇結(jié)構(gòu)即使靜置一個(gè)月后也沒(méi)有明顯變化。帶有這種自組裝薄膜的器件即使在較高溫度下仍能保持穩(wěn)定，這一點(diǎn)與普通的帶有旋涂薄膜的器件相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。這一行為可以由相鄰晶界的釘扎效應(yīng)的到很好的解釋。

這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了一種制造更耐用的柔性鐵電存儲(chǔ)設(shè)備的新方法。同時(shí)這一研究也表明了通過(guò)自組裝技術(shù)來(lái)制備功能納米材料的有利前景。

文中的各項(xiàng)AFM原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)均是通過(guò)多場(chǎng)耦合原子力顯微鏡實(shí)現(xiàn)的。其中納米形貌表征使用到了接觸模式，而鐵電行為的表征則利用了壓電力顯微鏡技術(shù)，所用探針為導(dǎo)電探針。文中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是原子力顯微鏡的內(nèi)置軟件來(lái)在探針上施加脈沖電壓，再對(duì)樣品的面內(nèi)及面外響應(yīng)進(jìn)行**的實(shí)時(shí)測(cè)量而得到的，而施加電壓的頻率及電壓值則可由用戶(hù)自行任意設(shè)置。研究人員還通過(guò)一個(gè)帶有加熱功能的樣品臺(tái)對(duì)樣品所處環(huán)境進(jìn)行了精確控制。

參考文獻(xiàn): M. Guo, J. Jiang, J. Qiang et al., Flexible robust and high-density FeRAM from array of organic ferroelectric nano-lamellae by self-assembly. Adv. Sci. 6, 1801931 (2019). https://doi.org/10.1002/advs.201801931