【摘 要】
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在本工作中,我们利用脉冲激光沉积(PLD)方法,成功的制备了性能优异、形貌良好的厚度为～6nm的超薄BiFeO3薄膜.以此为基础,通过阳极氧化铝(AAO)模板辅助PLD沉积的方法,在该薄膜上沉积了高度为～8nm,直径～80nm的纳米电极,制成了阵列规则、密度极高的Pt/BiFeO3/SrRuO3型三明治结构(MIM)纳米铁电存储阵列.通过计算,其存储密度可达～100Gbit/inch2.对其压电和
【机 构】
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华南师范大学先进材料研究所,广东广州510006;南京大学固体微结构物理国家重点实验室,江苏南京210093
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在本工作中,我们利用脉冲激光沉积(PLD)方法,成功的制备了性能优异、形貌良好的厚度为～6nm的超薄BiFeO3薄膜.以此为基础,通过阳极氧化铝(AAO)模板辅助PLD沉积的方法,在该薄膜上沉积了高度为～8nm,直径～80nm的纳米电极,制成了阵列规则、密度极高的Pt/BiFeO3/SrRuO3型三明治结构(MIM)纳米铁电存储阵列.通过计算,其存储密度可达～100Gbit/inch2.对其压电和导电性能测试发现,Pt纳米电极降低了薄膜的电畴翻转难度,同时提高了其导电性.该结构表现出优异的电畴翻转性能,而且其压电性能在正负电压下表现出极高的对称性.当对初始状态下的纳米电极施加脉冲电压改变BiFeO3薄膜极化方向,极化信号保持了12小时后仍未有衰减的迹象,表现出极好的信息保持性能.同时,通过测试阻变性质发现其开关比可高达～103,在多个测试周期后仍保持较好的稳定性；测试该器件结构的阻变抗疲劳特性(endurance)和保持特性(retention),发现在反复擦写150个周期或保持3000s后,器件仍保持了较好的抗疲劳和保持性能状态,说明该器件结构具有较好的铁电阻变性能.而结合金属-半导体接触理论分析,我们认为在Pt/BiFeO3和BiFeO3/SrRuO3界面处形成了肖脱基势垒.而铁电极化对于两个界面处的肖脱基势垒进行调节,改变了势垒高度和空间电荷区厚度,导致阻变的发生.这些性能测试均证明我们的这项技术在高密度信息存储器件应用方面具有较大潜力.
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