鐵電隧道結(jié)的多值存儲機理研究.pdf

1、近年來，由于薄膜材料制備技術(shù)的飛速發(fā)展與信息功能材料地位的日益突出，以及鐵電隧道結(jié)具有的集成度高、小型輕量、讀寫速度快、抗輻射能力強、非易失性等優(yōu)點，鐵電隧道結(jié)與復(fù)合夾層鐵電隧道結(jié)的研究受到越來越多研究人員的關(guān)注。當前，對鐵電隧道結(jié)的研究主要集中在兩個方面：一是通過制備性能更優(yōu)的鐵電夾層材料或者使用雙夾層來提高整個隧道結(jié)的開關(guān)比；二是利用單相多鐵材料或者多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)具有的多鐵性能來提高單個隧道結(jié)邏輯值數(shù)目，從而提高存儲密度。

2、　　本文主要以鐵電隧道結(jié)中的靜電效應(yīng)為導(dǎo)通機理，通過研究分析超薄鐵電薄膜多值極化在理論與實驗上的可行性，建立了多值極化鐵電隧道結(jié)模型，并對相關(guān)性能進行模擬仿真。另外，結(jié)合復(fù)合夾層鐵電隧道結(jié)高開關(guān)比的優(yōu)點與多值極化鐵電隧道結(jié)模型中的多值存儲功能，建立新的具有復(fù)合夾層的多值極化鐵電隧道結(jié)模型，該隧道結(jié)模型不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多值存儲功能，同時由于開關(guān)比的提高，所具有的邏輯值數(shù)目與電學(xué)性能也得到很大提升。在研究該復(fù)合夾層隧道結(jié)的同時，不僅考慮了靜電效

3、應(yīng)，還對逆壓電效應(yīng)對該隧道結(jié)的遂穿性能進行了研究分析。主要內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　1.通過設(shè)定鐵電夾層中的不同極化值，建立一個具有多邏輯值(四邏輯或八邏輯)的鐵電隧道結(jié)模型。應(yīng)用自由電子直接遂穿理論對該模型遂穿電導(dǎo)進行計算，電導(dǎo)對于夾層勢壘具有強烈的依賴關(guān)系。另外也分別對基準偏壓、夾層厚度、介電常數(shù)、飽和極化強度與遂穿電導(dǎo)的關(guān)系進行仿真計算。該結(jié)構(gòu)與近年來常用的多鐵隧道結(jié)相比，不存在磁電耦合效應(yīng)，提高了各個邏輯值之間相互獨立性，并且

4、可以通過調(diào)節(jié)極化強度來靈活地調(diào)制邏輯值數(shù)目。仿真計算結(jié)果對超高密度存儲器的實現(xiàn)可能具有一定的指導(dǎo)意義。
　　2.以金屬-介電-鐵電-金屬復(fù)合夾層隧道結(jié)為研究對象，通過設(shè)定鐵電層中不同的極化狀態(tài)，應(yīng)用自由電子直接遂穿理論對該結(jié)構(gòu)遂穿性能進行仿真計算。同時對鐵電層逆壓電效應(yīng)對該結(jié)構(gòu)遂穿性能的影響進行了研究分析，結(jié)果表明逆壓電效應(yīng)可以改善該結(jié)構(gòu)的遂穿性能。通過仿真計算研究了介質(zhì)層厚度、鐵電層厚度、鐵電層飽和極化強度與基準偏壓對該結(jié)構(gòu)遂穿