中国科学家研究铁电隧道结存储器获新进展

来源：全球半导体观察

近日，中国科学家铁电隧道结存储器研发取得了新的进展。据中国科学院金属研究所官网介绍，在最新完成的研究中，其研究团队提出利用缓冲层定量调控薄膜应变，延迟铁电薄膜晶格弛豫从而增强铁电极化强度的策略，成功揭示极化强度同铁电隧道结存储器隧穿电阻之间的内在关联，并实现巨大隧穿电致电阻(或器件开关比)。

铁电隧道结具有简洁的金属-超薄铁电-金属叠层器件结构。利用铁电极化翻转调控量子隧穿效应获得不同的电阻态，从而实现数据存储功能，具有高速读写、低功耗和高存储容量等优点，属于下一代信息存储技术，近年来在信息存储领域备受关注。

据介绍，隧穿电致电阻是衡量隧道结性能的核心指标，它与界面电荷屏蔽效应、铁电极化强度等密切相关。目前一般通过多样化的电极工程调制电荷屏蔽效应，提升隧穿电致电阻，但由于制备工艺和定量研究手段的限制，铁电层的电极化强度如何定量影响隧穿电致电阻，此前尚无实验验证。

而在本项针对性研究过程中，中国科学院金属研究所研究团队以铝酸盐/镧锶锰氧/钛酸钡磁电异质结构为模型体系，利用激光分子束外延技术实现了多层膜的原子级逐层生长和隧道结器件的制备。研究发现，铝酸盐缓冲层厚度可连续调控钛酸钡单晶薄膜的面内应变，从而线性增强铁电极化强度。

基于此，研究团队得以在-2.1%的压应变下，在钛酸钡/镧锶锰氧界面获得80微库每平方厘米的铁电极化强度，打破该体系的最高值记录。

论文共同通讯作者胡卫进研究员表示，得益于这一巨大铁电极化强度，在铁电隧道结中实现了10万倍的巨大隧穿电致电阻，是无缓冲层铁电隧道结的100倍，这项新进展也为后续进一步研究相关铁电存储器件奠定重要基础。