中國科學(xué)家研究鐵電隧道結存儲器獲新進(jìn)展

近日，中國科學(xué)家鐵電隧道結存儲器研發(fā)取得了新的進(jìn)展。據中國科學(xué)院金屬研究所官網(wǎng)介紹，在最新完成的研究中，其研究團隊提出利用緩沖層定量調控薄膜應變，延遲鐵電薄膜晶格弛豫從而增強鐵電極化強度的策略，成功揭示極化強度同鐵電隧道結存儲器隧穿電阻之間的內在關(guān)聯(lián)，并實(shí)現巨大隧穿電致電阻(或器件開(kāi)關(guān)比)。

鐵電隧道結具有簡(jiǎn)潔的金屬-超薄鐵電-金屬疊層器件結構。利用鐵電極化翻轉調控量子隧穿效應獲得不同的電阻態(tài)，從而實(shí)現數據存儲功能，具有高速讀寫(xiě)、低功耗和高存儲容量等優(yōu)點(diǎn)，屬于下一代信息存儲技術(shù)，近年來(lái)在信息存儲領(lǐng)域備受關(guān)注。

據介紹，隧穿電致電阻是衡量隧道結性能的核心指標，它與界面電荷屏蔽效應、鐵電極化強度等密切相關(guān)。目前一般通過(guò)多樣化的電極工程調制電荷屏蔽效應，提升隧穿電致電阻，但由于制備工藝和定量研究手段的限制，鐵電層的電極化強度如何定量影響隧穿電致電阻，此前尚無(wú)實(shí)驗驗證。

而在本項針對性研究過(guò)程中，中國科學(xué)院金屬研究所研究團隊以鋁酸鹽/鑭鍶錳氧/鈦酸鋇磁電異質(zhì)結構為模型體系，利用激光分子束外延技術(shù)實(shí)現了多層膜的原子級逐層生長(cháng)和隧道結器件的制備。研究發(fā)現，鋁酸鹽緩沖層厚度可連續調控鈦酸鋇單晶薄膜的面內應變，從而線(xiàn)性增強鐵電極化強度。

基于此，研究團隊得以在-2.1%的壓應變下，在鈦酸鋇/鑭鍶錳氧界面獲得80微庫每平方厘米的鐵電極化強度，打破該體系的最高值記錄。

論文共同通訊作者胡衛進(jìn)研究員表示，得益于這一巨大鐵電極化強度，在鐵電隧道結中實(shí)現了10萬(wàn)倍的巨大隧穿電致電阻，是無(wú)緩沖層鐵電隧道結的100倍，這項新進(jìn)展也為后續進(jìn)一步研究相關(guān)鐵電存儲器件奠定重要基礎。