超薄BaTiO3鐵電薄膜的電致阻變效應(yīng)研究.pdf

1、鐵電隧道結(jié)利用新型的量子隧穿引起的電致阻變效應(yīng)可以實現(xiàn)信息的非破壞性讀取，在非揮發(fā)性存儲器件中具有潛在應(yīng)用前景。如何增強鐵電薄膜的電致阻變效應(yīng)，對于促進其在鐵電存儲器中的應(yīng)用具有重要的意義。研究人員通常采用不對成稱電極、半導體單晶作為基底材形成空間電荷區(qū)、或者制備復(fù)合勢壘層等方法，來調(diào)控鐵電隧道結(jié)的勢壘高度和寬度，以提高其電致阻變效應(yīng)。為進一步增強鐵電薄膜的電致阻變效應(yīng)，我們選用具有優(yōu)異壓電性能的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbT

2、iO3（PMN-PT）鐵電單晶作為襯底，借助其逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原位動態(tài)應(yīng)變改變BaTiO3鐵電薄膜面內(nèi)的應(yīng)變狀態(tài)，從而實現(xiàn)對薄膜疇結(jié)構(gòu)、電學性能、電致阻變效應(yīng)的原位動態(tài)調(diào)控。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　（1）利用脈沖激光沉積法(PLD)在PMN-PT單晶上生長了SrRuO3薄膜作為導電緩沖層，研究了薄膜制備工藝參數(shù)對其結(jié)晶性能、表面形貌及導電性能的影響，制備出了<100>取向的SrRuO3外延單晶膜，其表面粗糙度為0.54 nm

3、，方塊電阻為54.49Ω。
　　（2）采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)燒結(jié)法制備了高致密度、純相的BaTiO3靶材。研究了PLD方法制備BaTiO3薄膜的工藝參數(shù)對其結(jié)晶性能、表面形貌、疇結(jié)構(gòu)及電學性能的影響，實現(xiàn)了 BaTiO3薄膜沿<001>方向外延取向生長。系統(tǒng)研究了BaTiO3薄膜的疇結(jié)構(gòu)隨電場及溫度的變化。研究發(fā)現(xiàn)：隨著電場增加至1272 kV/cm，鐵電極化翻轉(zhuǎn)并最終形成單疇結(jié)構(gòu)，當溫度升至130℃，極化消失，BaTiO3薄膜由鐵電

4、相轉(zhuǎn)變成順電相。室溫下，頻率為1 kHz時薄膜的剩余極化強度為10.92μC/cm2，矯頑場為63.07 kV/cm；薄膜的介電常數(shù)約為389，損耗0.094；其剩余極化強度、矯頑場以及介電常數(shù)均隨著襯底誘導的薄膜面內(nèi)應(yīng)變的增大而減小。
　　（3）利用導電原子力顯微鏡，研究了厚度對BaTiO3薄膜電致阻變效應(yīng)的影響，隨著厚度的降低，電致阻變效應(yīng)增強，當薄膜厚度減至3 nm，其電流變化達到200％。這些研究結(jié)果可為設(shè)計高密度、高速、