鐵電隧道結的多值存儲機理研究.pdf

1、近年來，由于薄膜材料制備技術的飛速發(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，鐵電隧道結與復合夾層鐵電隧道結的研究受到越來越多研究人員的關注。當前，對鐵電隧道結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的開關比；二是利用單相多鐵材料或者多層復合材料結構具有的多鐵性能來提高單個隧道結邏輯值數(shù)目，從而提高存儲密度。

2、　　本文主要以鐵電隧道結中的靜電效應為導通機理，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模型，并對相關性能進行模擬仿真。另外，結合復合夾層鐵電隧道結高開關比的優(yōu)點與多值極化鐵電隧道結模型中的多值存儲功能，建立新的具有復合夾層的多值極化鐵電隧道結模型，該隧道結模型不僅能夠實現(xiàn)多值存儲功能，同時由于開關比的提高，所具有的邏輯值數(shù)目與電學性能也得到很大提升。在研究該復合夾層隧道結的同時，不僅考慮了靜電效

3、應，還對逆壓電效應對該隧道結的遂穿性能進行了研究分析。主要內容與結果如下：
　　1.通過設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)的鐵電隧道結模型。應用自由電子直接遂穿理論對該模型遂穿電導進行計算，電導對于夾層勢壘具有強烈的依賴關系。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的關系進行仿真計算。該結構與近年來常用的多鐵隧道結相比，不存在磁電耦合效應，提高了各個邏輯值之間相互獨立性，并且

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