中國科學家研究鐵電隧道結存儲器獲新進展

近日，中國科學家鐵電隧道結存儲器研發取得了新的進展。據中國科學院金屬研究所官網介紹，在最新完成的研究中，其研究團隊提出利用緩沖層定量調控薄膜應變，延遲鐵電薄膜晶格弛豫從而增強鐵電極化強度的策略，成功揭示極化強度同鐵電隧道結存儲器隧穿電阻之間的內在關聯，并實現巨大隧穿電致電阻(或器件開關比)。

鐵電隧道結具有簡潔的金屬-超薄鐵電-金屬疊層器件結構。利用鐵電極化翻轉調控量子隧穿效應獲得不同的電阻態，從而實現數據存儲功能，具有高速讀寫、低功耗和高存儲容量等優點，屬于下一代信息存儲技術，近年來在信息存儲領域備受關注。

據介紹，隧穿電致電阻是衡量隧道結性能的核心指標，它與界面電荷屏蔽效應、鐵電極化強度等密切相關。目前一般通過多樣化的電極工程調制電荷屏蔽效應，提升隧穿電致電阻，但由于制備工藝和定量研究手段的限制，鐵電層的電極化強度如何定量影響隧穿電致電阻，此前尚無實驗驗證。

而在本項針對性研究過程中，中國科學院金屬研究所研究團隊以鋁酸鹽/鑭鍶錳氧/鈦酸鋇磁電異質結構為模型體系，利用激光分子束外延技術實現了多層膜的原子級逐層生長和隧道結器件的制備。研究發現，鋁酸鹽緩沖層厚度可連續調控鈦酸鋇單晶薄膜的面內應變，從而線性增強鐵電極化強度。

基于此，研究團隊得以在-2.1%的壓應變下，在鈦酸鋇/鑭鍶錳氧界面獲得80微庫每平方厘米的鐵電極化強度，打破該體系的最高值記錄。

論文共同通訊作者胡衛進研究員表示，得益于這一巨大鐵電極化強度，在鐵電隧道結中實現了10萬倍的巨大隧穿電致電阻，是無緩沖層鐵電隧道結的100倍，這項新進展也為后續進一步研究相關鐵電存儲器件奠定重要基礎。