中國(guó)科學(xué)家研究鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器獲新進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)家鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器研發(fā)取得了新的進(jìn)展。據(jù)中國(guó)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(tuán)隊(duì)提出利用緩沖層定量調(diào)控薄膜應(yīng)變，延遲鐵電薄膜晶格弛豫從而增強(qiáng)鐵電極化強(qiáng)度的策略，成功揭示極化強(qiáng)度同鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器隧穿電阻之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，并實(shí)現(xiàn)巨大隧穿電致電阻(或器件開關(guān)比)。

鐵電隧道結(jié)具有簡(jiǎn)潔的金屬-超薄鐵電-金屬疊層器件結(jié)構(gòu)。利用鐵電極化翻轉(zhuǎn)調(diào)控量子隧穿效應(yīng)獲得不同的電阻態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，具有高速讀寫、低功耗和高存儲(chǔ)容量等優(yōu)點(diǎn)，屬于下一代信息存儲(chǔ)技術(shù)，近年來(lái)在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域備受關(guān)注。

據(jù)介紹，隧穿電致電阻是衡量隧道結(jié)性能的核心指標(biāo)，它與界面電荷屏蔽效應(yīng)、鐵電極化強(qiáng)度等密切相關(guān)。目前一般通過(guò)多樣化的電極工程調(diào)制電荷屏蔽效應(yīng)，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(qiáng)度如何定量影響隧穿電致電阻，此前尚無(wú)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

而在本項(xiàng)針對(duì)性研究過(guò)程中，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究團(tuán)隊(duì)以鋁酸鹽/鑭鍶錳氧/鈦酸鋇磁電異質(zhì)結(jié)構(gòu)為模型體系，利用激光分子束外延技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多層膜的原子級(jí)逐層生長(zhǎng)和隧道結(jié)器件的制備。研究發(fā)現(xiàn)，鋁酸鹽緩沖層厚度可連續(xù)調(diào)控鈦酸鋇單晶薄膜的面內(nèi)應(yīng)變，從而線性增強(qiáng)鐵電極化強(qiáng)度。

基于此，研究團(tuán)隊(duì)得以在-2.1%的壓應(yīng)變下，在鈦酸鋇/鑭鍶錳氧界面獲得80微庫(kù)每平方厘米的鐵電極化強(qiáng)度，打破該體系的最高值記錄。

論文共同通訊作者胡衛(wèi)進(jìn)研究員表示，得益于這一巨大鐵電極化強(qiáng)度，在鐵電隧道結(jié)中實(shí)現(xiàn)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(jié)的100倍，這項(xiàng)新進(jìn)展也為后續(xù)進(jìn)一步研究相關(guān)鐵電存儲(chǔ)器件奠定重要基礎(chǔ)。