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新型的铁电阻变存储器(FeRRAM)结合了铁电存储和阻变存储的优点,不仅具备结构简单、操作速度快、功耗小等优点,还能实现纳米尺寸范围内的非易失性、高密度稳定存储,受到人们的广泛关注。本文以室温单相多铁材料BiFeO3(BFO)为对象,研究了不同电极、极化方向和应变对BFO薄膜阻变行为的影响,并讨论了其阻变机制。本文主要实验内容如下:1、利用脉冲激光沉积(PLD)技术在(001)取向的单晶SrTiO3(STO)衬底上制备了 BFO薄膜。选取不同的底电极,设计了 Au/BFO/Nb-SrTiO3(NSTO)、Au/BFO/La2/3Sr1/3MnO3(LSMO)/STO、Au/BFO/SrRuO3(SRO)/STO 三种异质结构。XRD和RSM测试结果表明,所有薄膜均沿衬底外延生长且完全应变。PFM测试结果表明三种异质结中BFO薄膜的初始极化方向不同:SRO上BFO薄膜极化指向底电极SRO,NSTO和LSMO上的BFO薄膜极化指向顶电极Au。通过I-V特性测试表明,三种结构的BFO薄膜分别表现出单极性和双极性的阻变行为,经过连续10次重复扫描仍然能够保持稳定的I-V特性,且RON/ROFF比在200次连续测试后仍能保持。阻变机制分析表明:Au/BFO/SRO/STO的阻变行为主要受到导电细丝机制的影响,Au/BFO/LSMO/STO异质结的阻变行为主要受到铁电极化的调制作用,而Au/BFO/NSTO异质结的阻变行为由铁电极化和导电细丝两种机制共同作用。2、通过PLD法在(001)取向的STO衬底上以LSMO为底电极,制备出高质量的超薄BFO薄膜。XRD和RSM分析表明薄膜沿衬底取向外延生长且完全应变。AFM和PFM测试表明薄膜表面光滑平整且具有良好的铁电性,TEM观察显示BFO薄膜厚度为6 nm,薄膜与衬底界面清晰,无位错,具有良好的外延性。在不同极化状态下,I-V曲线表现出不同特性:极化指向底电极时,I-V曲线表现出负向二极管特性,且二极管特性随着极化电压增加而减弱;极化指向顶电极时,I-V曲线表现出正向二极管行为,且二极管特性随极化电压增加而增强,表现出极化调制的阻变行为。对其电输运机制分析表明,其导电机制为肖特基热发射模式。3、通过改变BFO的应变状态,研究应变对薄膜电阻反转行为的影响。在(001)取向的STO单晶衬底上以LSMO为底电极,采用PLD法制备了 50 nm、100 nm、150nm的BFO外延薄膜。XRD结果显示所有BFO和LSMO薄膜都沿着衬底取向生长。随着BFO薄膜厚度的增加,BFO薄膜受到的面外张应变从2.78%减小到0.76%。电滞回线结果显示,随着薄膜厚度增加BFO剩余极化增大,矫顽场减小。介电常数随厚度增加而增大,介电损耗随厚度增加而减小。随着面外张应变的减小,薄膜漏电流逐渐减小,I-V曲线的非对称整流特性消失,且RON/ROFF比由30降低至12,即在高张应变条件下BFO薄膜阻变行为更明显。但在外力作用下,BFO薄膜阻变行为具有较好的稳定性。