鐵電隧道結(jié)的多值存儲(chǔ)機(jī)理研究.pdf

1、近年來(lái)，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(qiáng)、非易失性等優(yōu)點(diǎn)，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(lái)越多研究人員的關(guān)注。當(dāng)前，對(duì)鐵電隧道結(jié)的研究主要集中在兩個(gè)方面：一是通過(guò)制備性能更優(yōu)的鐵電夾層材料或者使用雙夾層來(lái)提高整個(gè)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(lái)提高單個(gè)隧道結(jié)邏輯值數(shù)目，從而提高存儲(chǔ)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(jī)理，通過(guò)研究分析超薄鐵電薄膜多值極化在理論與實(shí)驗(yàn)上的可行性，建立了多值極化鐵電隧道結(jié)模型，并對(duì)相關(guān)性能進(jìn)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(diǎn)與多值極化鐵電隧道結(jié)模型中的多值存儲(chǔ)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(chǔ)功能，同時(shí)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(shí)，不僅考慮了靜電效

3、應(yīng)，還對(duì)逆壓電效應(yīng)對(duì)該隧道結(jié)的遂穿性能進(jìn)行了研究分析。主要內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　1.通過(guò)設(shè)定鐵電夾層中的不同極化值，建立一個(gè)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(duì)該模型遂穿電導(dǎo)進(jìn)行計(jì)算，電導(dǎo)對(duì)于夾層勢(shì)壘具有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。另外也分別對(duì)基準(zhǔn)偏壓、夾層厚度、介電常數(shù)、飽和極化強(qiáng)度與遂穿電導(dǎo)的關(guān)系進(jìn)行仿真計(jì)算。該結(jié)構(gòu)與近年來(lái)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(gè)邏輯值之間相互獨(dú)立性，并且

4、可以通過(guò)調(diào)節(jié)極化強(qiáng)度來(lái)靈活地調(diào)制邏輯值數(shù)目。仿真計(jì)算結(jié)果對(duì)超高密度存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)可能具有一定的指導(dǎo)意義。
　　2.以金屬-介電-鐵電-金屬?gòu)?fù)合夾層隧道結(jié)為研究對(duì)象，通過(guò)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(duì)該結(jié)構(gòu)遂穿性能進(jìn)行仿真計(jì)算。同時(shí)對(duì)鐵電層逆壓電效應(yīng)對(duì)該結(jié)構(gòu)遂穿性能的影響進(jìn)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(guò)仿真計(jì)算研究了介質(zhì)層厚度、鐵電層厚度、鐵電層飽和極化強(qiáng)度與基準(zhǔn)偏壓對(duì)該結(jié)構(gòu)遂穿