СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКИХ ФЕРРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК, ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ И ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ ФЕРРОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОЛИГОМЕРНОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО МАТЕРИАЛА

1. Способ формирования тонких ферроэлектрических пленок из олигомера или соолигомера винилиденфторида (ВДФ), согласно которому олигомер ВДФ или соолигомер ВДФ с другим олигомером наносят на подложку, с образованием на ней тонкой пленки, посредством испарения, осуществляемого в герметичной камере, в которой заключены подложка и испаритель, отличающийся тем, что включает следующие операции:
а) герметичную камеру откачивают до давления менее 100 Па,
b) охлаждают подложку до температуры, находящейся в температурном интервале, в котором основная часть олигомера или соолигомера кристаллизуется в полярную кристаллическую фазу, ориентированную параллельно подложке, но не ниже температуры, при которой давление насыщенных паров воды в указанной камере становится равным парциальному давлению паров воды до начала охлаждения, и не ниже -130°С,
c) осуществляют испарение олигомера или соолигомера на подложку с формированием тонкой пленки заданной толщины,
d) после достижения тонкой пленкой из олигомера или соолигомера заданной толщины повышают температуру подложки до комнатной температуры и
e) нагревают нанесенную тонкую пленку олигомера или соолигомера до температуры в интервале 50-150°С для осуществления отжига нанесенной тонкой пленки с преобразованием остаточной неполярной кристаллической фазы в полярную кристаллическую фазу.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют олигомер или соолигомер ВДФ, содержащий менее 100 повторяющихся звеньев.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного используют олигомер или соолигомер ВДФ, имеющий заданную длину.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходный олигомер или соолигомер ВДФ выбирают в форме порошка с полидисперсностью большей, чем 1.
x
y
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют соолигомер ВДФ или любой олигомер с формулой Y-(А)-(ВДФ)-Z, где Y и Z - различные концевые группы, А - мономер, отличный от ВДФ, а х и y - целые числа.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соолигомера ВДФ используют олигомер трифторэтилена, олигомер хлортрифторэтилена, олигомер хлордифторэтилена или олигомер тетрафторэтилена.
3
7. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве, по меньшей мере, одной концевой группы олигомера или соолигомера выбирают CCl, ОН, SH, СООН, СОН или РООН.
-2
-4
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что герметичную камеру на операции а) откачивают до давления, лежащего в интервале от 10 до 10 Па.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что подложку на операции о) охлаждают до температуры, лежащей в интервале от -40 до -150°С.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что тонкую ферроэлектрическую пленку формируют из олигомера ВДФ при охлаждении подложки до температуры, лежащей в интервале от -80 до -150°С.
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что тонкую ферроэлектрическую пленку формируют из соолигомера ВДФ при охлаждении подложки до температуры, лежащей в интервале от -40 до -105°С.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что полярная кристаллическая фаза олигомера или соолигомера ВДФ представляет собой кристаллическую β-фазу.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что непосредственно перед выполнением операции с) охлажденную подложку устанавливают в находящийся в указанной камере держатель, охлажденный до температуры подложки.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что камеру снабжают холодной поверхностью, которую охлаждают до более низкой температуры, чем температура подложки.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что холодную поверхность охлаждают до температуры ниже -140°С.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что испарение производят со скоростью 0,2-200 нм/мин.
17. Способ по п.15, отличающийся тем, что заданную толщину тонкой пленки олигомера или соолигомера ВДФ выбирают в интервале от 5 до 300 нм.
18. Способ по п.15, отличающийся тем, что при осуществлении операции а) температуру повышают со скоростью более 3 К/мин.
19. Способ по п.15, отличающийся тем, что используют испаритель открытого типа, предпочтительно перекрытый перфорированной крышкой.
20. Способ по п.1, отличающийся тем, что испаритель устанавливают в камере таким образом, чтобы избежать распыления или расплескивания расплавленного олигомера или соолигомера ВДФ с попаданием на подложку.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что испаритель устанавливают относительно подложки таким образом, чтобы они были связаны непрямой линией.
22. Применение способа согласно любому из пп.1-21 при изготовлении ферроэлектрических ячеек памяти или ферроэлектрических запоминающих устройств, причем ферроэлектрический материал в форме тонкой пленки олигомера или соолигомера ВДФ помещают между одной или более первыми электродными структурами и одной или более вторыми электродными структурами.
23. Применение способа по п.22, причем в качества материала электродных структур выбран титан, золото, алюминий, нитрид титана, электропроводный полимер или их комбинация.
24. Применение способа по п.22, причем между, по меньшей мере, одной из указанных первой или второй электродной структурой и тонкой пленкой олигомера или соолигомера ВДФ сформирован интерфейсный слой.
25. Применение способа по п.24, причем материал интерфейсного слоя имеет высокую диэлектрическую постоянную.
26. Применение способа по п.24, причем материалом интерфейсного слоя является тонкая полимерная пленка или тонкопленочный материал на основе поливинилфосфиновой кислоты.
1
2
1
2
1
2
27. Ферроэлектрическая ячейка памяти или ферроэлектрическое запоминающее устройство, содержащая (содержащее) ферроэлектрический запоминающий материал (10) в форме тонкой пленки олигомера или соолигомера ВДФ, находящийся между первой и второй электродными структурами (ε, ε), отличающаяся (отличающееся) тем, что тонкая пленка олигомера или соолигомера ВДФ нанесена полностью в своей полярной кристаллической фазе на, по меньшей мере, одну из указанных электродных структур (ε, ε) без дефектов и с ориентацией параллельно ее поверхности или между указанными первой и второй электродными структурами (ε, ε).
1
2
28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что первая и вторая электродные структуры выполнены в виде массивов параллельных полосковых электродов, выполненных на неэлектропроводных подложках (8) или покрывающих пластинах, причем указанные подложки с находящимися на них электродными структурами (ε, ε) расположены таким образом, что электроды первого и второго массивов ориентированы взаимно перпендикулярно, а ферроэлектрический запоминающий материал в форме тонкой пленки олигомера или соолигомера ВДФ расположен между ними, с образованием ячеек памяти в ферроэлектрическом запоминающем материале между скрещенными электродами.
29. Устройство по п.27, отличающееся тем, что первая и вторая электродные структуры (ε) выполнены выступающими из изолирующей подложки (8) или покрывающей пластины, причем ферроэлектрический запоминающий материал (10) в форме тонких пленок олигомера или соолигомера ВДФ расположен в полостях, образованных между смежными выступающими первой и второй электродными структурами с образованием ячеек памяти между указанными электродными структурами.
30. Устройство по п.27, отличающееся тем, что электродные структуры (ε) выполнены выступающими из изолирующей подложки (8) или покрывающей пластины, причем ферроэлектрический запоминающий материал (10) в форме тонких пленок олигомера или соолигомера ВДФ нанесен как покрытие на одну или более поверхностей электродных структур с образованием ячеек памяти между поверхностями первой и второй электродных структур.