鐵電隧道結(jié)的界面效應(yīng).pdf

1、碩士學(xué)位論文論文題目鐵電隧道結(jié)的界面效應(yīng)研究生姓名孫萍指導(dǎo)教師姓名吳銀忠教授專業(yè)名稱凝聚態(tài)物理研究方向電介質(zhì)物理論文提交日期2013年4月鐵電隧道結(jié)的界面效應(yīng)中文摘要I鐵電隧道結(jié)的界面效應(yīng)鐵電隧道結(jié)的界面效應(yīng)中文摘要中文摘要近年來，由于鐵電材料在納米電子器件中的潛在應(yīng)用，掀起了對鐵電材料研究的廣泛興趣，尤其是對鐵電隧道結(jié)的研究。同時隨著納米薄膜制備技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能夠制備出1納米的超薄鐵電薄膜，由于襯底材料和鐵電薄膜之間的應(yīng)力作用

2、，使得鐵電薄膜在超薄情況下仍保持鐵電性。對鈣鈦礦鐵電氧化物的實(shí)驗(yàn)研究顯示，當(dāng)材料的尺寸降低到納米尺寸時仍可保持良好的鐵電性，這使在隧道結(jié)中使用鐵電薄膜作為勢壘成為可能。由于極化與外電場平行和反平行時鐵電隧道結(jié)的隧穿電阻比值可以達(dá)到103104數(shù)量級，因此鐵電納米薄膜電容器結(jié)構(gòu)可以用作新的存儲器件，利用高電阻態(tài)和低電阻態(tài)來實(shí)現(xiàn)邏輯上的―0‖和―1‖。與傳統(tǒng)存儲器相比，鐵電存儲器具有讀寫數(shù)據(jù)的速度快和能耗低等優(yōu)點(diǎn)。本文主要研究了微小偏壓和有

3、限偏壓下界面對鐵電隧道結(jié)電輸運(yùn)的影響，以及勢壘的空間相對位置對復(fù)合壘鐵電隧道結(jié)電輸運(yùn)的影響。研究發(fā)現(xiàn)界面極化大小和方向以及界面介電常數(shù)對鐵電隧道結(jié)的隧穿電阻有重要影響，進(jìn)一步把界面和鐵電壘中的自發(fā)極化耦合起來，我們發(fā)現(xiàn)界面還將影響鐵電壘中的自發(fā)極化，并導(dǎo)致鐵電壘電滯回線的漂移以及電流電壓特性曲線中正負(fù)矯頑場的不對稱。我們的工作我們的工作分為以下為以下三個三個方面：方面：1.界面界面對鐵電隧道結(jié)電輸運(yùn)的影響對鐵電隧道結(jié)電輸運(yùn)的影響考慮鐵電

4、隧道結(jié)中鐵電壘和電極之間存在界面層，通過改變界面極化大小和取向以及界面介電常數(shù)，計(jì)算了隧道結(jié)的隧穿電導(dǎo)。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)左右界面的界面極化同時指向中間鐵電壘時，隧道結(jié)的TER效應(yīng)增強(qiáng)最明顯，并且當(dāng)界面極化較大且界面介電常數(shù)較小時，隧道結(jié)的TER效應(yīng)將會比不考慮界面的鐵電隧道結(jié)的TER效應(yīng)提高幾個數(shù)量級。2.界面界面對鐵電隧道結(jié)電滯回線和電流特性的影響對鐵電隧道結(jié)電滯回線和電流特性的影響選取典型的SrRuO3BaTiO3Pt隧道結(jié)研究了界面極化