Thin Film Ferroelectric Materials and Devices

پنج سال گذشته شاهد پیشرفت‌های چشمگیری در حوزه کلی مواد و دستگاه‌های لایه‌های نازک فروالکتریک بوده‌ایم. فروالکتریک ها با هیچ تصوری مواد جدیدی نیستند. در واقع، آنها از اوایل قرن حاضر شناخته شده اند و مواد فروالکتریک محبوب مانند باریم تیتانات از زمان جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار گرفته اند. در اواخر دهه شصت و هفتاد، حجم قابل توجهی از تحقیق و تلاش برای ایجاد یک حافظه غیرفرار حالت جامد با استفاده از فروالکتریک در یک طرح ماتریسی ساده متفاوت انجام شد. این تلاش ها عمدتاً به دلیل مشکلات مرتبط با مواد یا معماری دستگاه شکست خورد. اوایل دهه هشتاد شاهد ظهور رویکردهای جدید پردازش مواد، مانند پردازش سل-ژل، بود که محققان را قادر ساخت لایه‌های نازک زیر میکرونی از مواد فروالکتریک بر روی یک بستر سیلیکونی بسازند. این پیشرفت‌های پیشگام نشان‌دهنده احیای onsetofa در لایه‌های نازک فروالکتریک، به ویژه حافظه‌های غیرفرار فروالکتریک بود. تلاش‌های تحقیق و توسعه در مواد و دستگاه‌های فروالکتریک اکنون به سرعت بسیار بالایی رسیده است، بسیاری از آزمایشگاه‌های دانشگاهی، آزمایشگاه‌های ملی و آزمایشگاه‌های تحقیق و توسعه پیشرفته تولیدکنندگان بزرگ آی‌سی عمیقاً درگیر پیگیری فناوری‌های دستگاه فروالکتریک هستند. بسیاری از شرکت ها در سرتاسر جهان در حال سرمایه گذاری نیروی انسانی و منابع قابل توجهی در فناوری فروالکتریک هستند. برخی قبلاً محصولاتی از حافظه های تعبیه شده در میکرو کنترلرها، حافظه های مستقل با چگالی کم، عناصر مدار مایکروویو و برچسب های شناسایی andrf را معرفی کرده اند. اکنون خوش‌بینی قابل‌توجهی وجود دارد که دستگاه‌ها و محصولات فروالکتریک سهم قابل توجهی از بازار را در هزاره جدید اشغال خواهند کرد.

The past five years have witnessed some dramatic developments in the general area of ferroelectric thin films materials and devices. Ferroelectrics are not new materials by any stretch ofimagination. Indeed, they have been known since the early partofthis century and popular ferroelectric materials such as Barium Titanate have been in use since the second world war. In the late sixties and seventies, a considerable amountofresearch and development effort was made to create a solid state nonvolatile memory using ferroelectrics in a vary simple matrix-addressed scheme. These attempts failed primarily due to problems associated with either the materials ordue to device architectures. The early eighties saw the advent of new materials processing approaches, such as sol-gel processing, that enabled researchers to fabricate sub-micron thin films of ferroelectric materials on a silicon substrate. These pioneering developments signaled the onsetofa revival in the areaofferroelectric thin films, especially ferroelectric nonvolatile memories. Research and development effort in ferroelectric materials and devices has now hit a feverish pitch, Many university laboratories, national laboratories and advanced R&D laboratories oflarge IC manufacturers are deeply involved in the pursuit of ferroelectric device technologies. Many companies worldwide are investing considerable manpower and resources into ferroelectric technologies. Some have already announced products ranging from embedded memories in micro­ controllers, low density stand-alone memories, microwave circuit elements, andrf identification tags. There is now considerable optimism that ferroelectric devices andproducts will occupy a significant market-share in the new millennium.