Ferroelectrically gated atomically thin transition-metal dichalcogenides as nonvolatile memory

Advanced Materials

Volumn 28, Issue 15, 2016, Pages 2923-2930

  Ko, Changhyun ^a   Lee, Yeonbae ^a   Chen, Yabin ^a   Suh, Joonki ^a   Fu, Deyi ^a,e   Suslu, Aslihan ^b   Lee, Sangwook ^a,f   Clarkson, James David ^a   Choe, Hwan Sung ^a   Tongay, Sefaatin ^b   Ramesh, Ramamoorthy ^a,c,d   Wu, Junqiao ^a,d  

^a University of California Berkeley   (United States)

^b Arizona State University   (United States)

^c UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^d LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^e NATIONAL UNIVERSITY OF SINGAPORE   (Singapore)

^f Kyungpook National University   (South Korea)

Author keywords

2D materials; ferroelectrics; field effect transistors; nonvolatile memory; transition metal dichalcogenides

Indexed keywords

FERROELECTRIC FILMS; FERROELECTRIC MATERIALS; FERROELECTRIC THIN FILMS; FERROELECTRICITY; NONVOLATILE STORAGE; THIN FILMS; TRANSITION METALS;

MEMORY PERFORMANCE; NON-VOLATILE MEMORY; OPTICAL MEMORY EFFECT; THIN FILM FERROELECTRICS; TRANSITION METAL DICHALCOGENIDES;

FIELD EFFECT TRANSISTORS;

EID: 84976240174     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201504779     Document Type: Article

References (53)

1. K. Roy, M. Padmanabhan, S. Goswami, T. P. Sai, G. Ramalingam, S. Raghavan, A. Ghosh, Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 826.
2. Y. Gong, J. Lin, X. Wang, G. Shi, S. Lei, Z. Lin, X. Zou, G. Ye, R. Vajtai, B. I. Yakobson, H. Terrones, M. Terrones, Beng K. Tay, J. Lou, S. T. Pantelides, Z. Liu, W. Zhou, P. M. Ajayan, Nat. Mater. 2014, 13, 1135.
3. C.-H. Lee, G.-H. Lee, A. M. van der Zande, W. Chen, Y. Li, M. Han, X. Cui, G. Arefe, C. Nuckolls, T. F. Heinz, J. Guo, J. Hone, P. Kim, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 676.
4. S. Tongay, W. Fan, J. Kang, J. Park, U. Koldemir, J. Suh, D. S. Narang, K. Liu, J. Ji, J. Li, R. Sinclair, J. Wu, Nano Lett. 2014, 14, 3185.
5. X. Cui, G.-H. Lee, Y. D. Kim, G. Arefe, P. Y. Huang, C.-H. Lee, D. A. Chenet, X. Zhang, L. Wang, F. Ye, F. Pizzocchero, B. S. Jessen, K. Watanabe, T. Taniguchi, D. A. Muller, T. Low, P. Kim, J. Hone, Nat. Nanotechnol. 2015, 10, 534.
6. S. H. H. Shokouh, A. Pezeshki, S. R. Ali Raza, H. S. Lee, S.-W. Min, P. J. Jeon, J. M. Shin, S. Im, Adv. Mater. 2015, 27, 150.
7. C. Baeumer, D. Saldana-Greco, J. M. P. Martirez, A. M. Rappe, M. Shim, L. W. Martin, Nat. Commun. 2015, 6, 6136.
8. K. F. Mak, C. Lee, J. Hone, J. Shan, T. F. Heinz, Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 136805.
9. H. Zeng, J. Dai, W. Yao, D. Xiao, X. Cui, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 490.
10. A. Chernikov, T. C. Berkelbach, H. M. Hill, A. Rigosi, Y. Li, O. B. Aslan, D. R. Reichman, M. S. Hybertsen, T. F. Heinz, Phys. Rev. Lett. 2014, 113, 076802.
11. W. Wu, L. Wang, Y. Li, F. Zhang, L. Lin, S. Niu, D. Chenet, X. Zhang, Y. Hao, T. F. Heinz, J. Hone, Z. L. Wang, Nature 2014, 514, 470.
12. B. Radisavljevic, M. B. Whitwick, A. Kis, ACS Nano 2011, 5, 9934.
13. B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 147.
14. Z. Yin, H. Li, H. Li, L. Jiang, Y. Shi, Y. Sun, G. Lu, Q. Zhang, X. Chen, H. Zhang, ACS Nano 2012, 6, 74.
15. G.-H. Lee, Y.-J. Yu, X. Cui, N. Petrone, C.-H. Lee, M. S. Choi, D.-Y. Lee, C. Lee, W. J. Yoo, K. Watanabe, T. Taniguchi, C. Nuckolls, P. Kim, J. Hone, ACS Nano 2013, 7, 7931.
16. M. Sup Choi, G.-H. Lee, Y.-J. Yu, D.-Y. Lee, S. Hwan Lee, P. Kim, J. Hone, W. Jong Yoo, Nat. Commun. 2013, 4, 1624.
17. S. Mathews, R. Ramesh, T. Venkatesan, J. Benedetto, Science 1997, 276, 238.
18. H. Ishiwara, J. Semicond. Technol. Sci. 2001, 1, 1.
19. Y. Y. Sung-Min, H. Ishiwara, IEEE Trans. Electron Devices 2001, 48, 2002.
20. C.-B. Eom, S. Trolier-McKinstry, MRS Bull. 2012, 37, 1007.
21. R. Bruchhaus, D. Pitzer, M. Schreiter, W. Wersing, J. Electroceram. 1999, 3, 151.
22. S. S. Gevorgian, E. L. Kollberg, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 2001, 49, 2117.
23. R. Ramesh, S. Aggarwal, O. Auciello, Mater. Sci. Eng. R 2001, 32, 191.
24. H. Kohlstedt, Y. Mustafa, A. Gerber, A. Petraru, M. Fitsilis, R. Meyer, U. Böttger, R. Waser, Microelectron. Eng. 2005, 80, 296.
25. N. Setter, D. Damjanovic, L. Eng, G. Fox, S. Gevorgian, S. Hong, A. Kingon, H. Kohlstedt, N. Y. Park, G. B. Stephenson, I. Stolitchnov, A. K. Taganstev, D. V. Taylor, T. Yamada, S. Streiffer, J. Appl. Phys. 2006, 100, 051606.
26. C. T. Black, C. Farrell, T. J. Licata, Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 2041.
27. T. P. Ma, J.-P. Han, IEEE Electron Device Lett. 2002, 23, 386.
28. H. S. Lee, S.-W. Min, M. K. Park, Y. T. Lee, P. J. Jeon, J. H. Kim, S. Ryu, S. Im, Small 2012, 8, 3111.
29. Y. T. Lee, H. Kwon, J. S. Kim, H.-H. Kim, Y. J. Lee, J. A. Lim, Y.-W. Song, Y. Yi, W.-K. Choi, D. K. Hwang, S. Im, ACS Nano 2015, 9, 10394.
30. X. Wang, P. Wang, J. Wang, W. Hu, X. Zhou, N. Guo, H. Huang, S. Sun, H. Shen, T. Lin, M. Tang, L. Liao, A. Jiang, J. Sun, X. Meng, X. Chen, W. Lu, J. Chu, Adv. Mater. 2015, 27, 6538.
31. S. Horiuchi, Y. Tokura, Nat. Mater. 2008, 7, 357.
32. A. Lipatov, P. Sharma, A. Gruverman, A. Sinitskii, ACS Nano 2015, 9, 8089.
33. X.-W. Zhang, D. Xie, J.-L. Xu, Y.-L. Sun, X. Li, C. Zhang, R.-X. Dai, Y.-F. Zhao, X.-M. Li, H.-W. Zhu, IEEE Electron Device Lett. 2015, 1.
34. S. Bertolazzi, D. Krasnozhon, A. Kis, ACS Nano 2013, 7, 3246.
35. K. Kang, S. Xie, L. Huang, Y. Han, P. Y. Huang, K. F. Mak, C.-J. Kim, D. Muller, J. Park, Nature 2015, 520, 656.
36. A. E. Nguyen, P. Sharma, T. Scott, E. Preciado, V. Klee, D. Sun, I. H. Lu, D. Barroso, S. Kim, V. Y. Shur, A. R. Akhmatkhanov, A. Gruverman, L. Bartels, P. A. Dowben, Nano Lett. 2015.
37. K. F. Mak, K. He, C. Lee, G. H. Lee, J. Hone, T. F. Heinz, J. Shan, Nat. Mater. 2013, 12, 207.
38. W. Zhao, Z. Ghorannevis, L. Chu, M. Toh, C. Kloc, P.-H. Tan, G. Eda, ACS Nano 2013, 7, 791.
39. W. Zhao, R. M. Ribeiro, M. Toh, A. Carvalho, C. Kloc, A. H. Castro Neto, G. Eda, Nano Lett. 2013, 13, 5627.
40. W. Zhou, Z. Yin, Y. Du, X. Huang, Z. Zeng, Z. Fan, H. Liu, J. Wang, H. Zhang, Small 2013, 9, 140.
41. W. J. Merz, Phys. Rev. 1954, 95, 690.
42. C. F. Pulvari, W. Kuebler, J. Appl. Phys. 1958, 29, 1315.
43. O. Lohse, M. Grossmann, U. Boettger, D. Bolten, R. Waser, J. Appl. Phys. 2001, 89, 2332.
44. C. Zhou, X. Wang, S. Raju, Z. Lin, D. Villaroman, B. Huang, H. L.-W. Chan, M. Chan, Y. Chai, Nanoscale 2015, 7, 8695.
45. D. J. Late, B. Liu, H. S. S. R. Matte, V. P. Dravid, C. N. R. Rao, ACS Nano 2012, 6, 5635.
46. G. Arlt, Ferroelectrics 1987, 76, 451.
47. S. Tongay, J. Zhou, C. Ataca, J. Liu, J. S. Kang, T. S. Matthews, L. You, J. Li, J. C. Grossman, J. Wu, Nano Lett. 2013, 13, 2831.
48. S. Mouri, Y. Miyauchi, K. Matsuda, Nano Lett. 2013, 13, 5944.
49. H. Ishiwara, Integr. Ferroelectr. 2006, 79, 3.
50. A. Kumar, P. K. Ahluwalia, Physica B 2012, 407, 4627.
51. H. S. P. Wong, IBM J. Res. Dev. 2002, 46, 133.
52. Y. Kwi Young, R. Dan, K. Takeshi, N. Minoru, O. Masanori, Jpn. J. Appl. Phys. 2004, 43, L647.
53. C.-M. Lin, W.-c. Shih, I. Y.-k. Chang, P.-C. Juan, J. Y.-m. Lee, Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 142905.