Novel Devices Based on Relaxor Ferroelectric PMN-PT Single Crystals

این کتاب کاربردهای مواد فروالکتریک در فناوری اطلاعات را با توسعه چندین دستگاه نمونه اولیه مبتنی بر تک کریستال‌های Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT) بررسی می‌کند. این توضیح می دهد که چگونه یک ترانزیستور اثر میدان نوری گرمایی (FET) بر روی تک کریستال PMN-26PT با استفاده از تک لایه MoS2 به عنوان ماده نیمه هادی کانال ساخته شد. این ادغام اثر پیروالکتریک و مهندسی رابط مواد دوبعدی یک استراتژی موثر برای "انقلاب فوتون" FET ارائه می دهد. یک آشکارساز نوری فوق پهن باند (UV ~ THz) با استفاده از نانوسیم‌های نقره در الکترود بالایی شفاف، به‌صورت یکپارچه در یک تک کریستال PMN-28PT با جهت [111] ادغام شد. ردیاب نوری بهبود چشمگیری در فرکانس عملیاتی تا 3 کیلوهرتز نشان داد: مرتبه‌ای بزرگتر از ردیاب‌های پیروالکتریک سنتی. یک ماژول یکپارچه خود نیرو از طریق ترکیب یک نانو ژنراتور تریبوالکتریک و یک FET فروالکتریک نشان داده شد. اطلاعات ذخیره شده را می توان به راحتی با استفاده از انرژی مکانیکی در سیستم حافظه نوشت و مشکل مصرف انرژی را با توجه به نوشتن اطلاعات در حافظه های غیر فرار فروالکتریک حل کرد. این کتاب کاربردهای تک بلورهای فروالکتریک را در مناطقی غیر از دستگاه های پیزوالکتریک گسترش می دهد و راه را برای پیشرفت های هیجان انگیز آینده هموار می کند.

This book explores the applications of ferroelectric materials in information technology by developing several prototype devices based on Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT) single crystals. It describes how an optothermal field-effect transistor (FET) was constructed on the PMN-26PT single crystal, using a MoS2 monolayer as the channel semiconductor material. This fusion of pyroelectric effect and the interface engineering of 2D materials provides an effective strategy for the ‘photon revolution’ of FET. An ultra-broadband photodetector (UV ~ THz) was monolithically integrated into a [111]-oriented PMN-28PT single crystal by using silver nanowires in the transparent top electrode. The photodetector showed a dramatic improvement in operation frequency up to 3 kHz: an order of magnitude higher than that of traditional pyroelectric photodetectors. A self-powered integrated module was demonstrated through the combination of a triboelectric nanogenerator and a ferroelectric FET. The stored information can easily be written in the memory system using mechanical energy, solving the power consumption problem with regard to information writing in ferroelectric nonvolatile memories. This book extends the applications of ferroelectric single crystals into areas other than piezoelectric devices, paving the way for exciting future developments.