鐵電薄膜的極化疲勞機理研究.pdf

1、鐵電薄膜存儲器具有高存取速度、高密度、抗輻射和不揮發(fā)等特點，引起了人們廣泛的研究興趣。應(yīng)用于非揮發(fā)性存儲器的鐵電薄膜必須滿足極化反轉(zhuǎn)多次(≥10 12)而不發(fā)生存儲單元失效的要求。鐵電薄膜的極化疲勞是導(dǎo)致存儲單元失效的最重要的因素之一，人們進行了大量的研究來探尋極化疲勞的機理，然而至今仍沒有一個令人滿意的物理模型。
　　 本文通過總結(jié)分析鐵電薄膜極化疲勞的典型實驗現(xiàn)象和已有的各種解釋，提煉出極化疲勞的微觀物理圖像，建立合理的極化

2、疲勞模型。研究了PZT 鐵電薄膜的極化疲勞機制。鐵電薄膜的極化疲勞是一個多種因素共同參與的復(fù)雜過程，而以往的模型大多只考慮一種因素主導(dǎo)而忽略了其他的因素。本文在綜合考慮氧空位向界面層的躍遷匯聚、電子注入還原高價陽離子產(chǎn)生新的氧空位以及局部相分解(LPD，Local phase decomposition)三種因素的基礎(chǔ)上得出了極化疲勞過程的基本物理圖像，認(rèn)為鐵電薄膜與電極界面附近氧空位濃度的增加和LPD是相互促進的。將電荷注入以及LPD

3、 理論引入到Dawber-Scott模型中，建立了一個綜合考慮多種因素的解析形式的PZT薄膜極化疲勞模型。結(jié)合新建立的綜合模型討論了低介電常數(shù)界面層在疲勞過程中的作用，認(rèn)為界面層對疲勞的產(chǎn)生起關(guān)鍵作用。運用該模型分析了不同松弛時間、電壓、頻率以及溫度下的疲勞特性。在與已報道的實驗結(jié)果進行對比后發(fā)現(xiàn)，模型計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)具有很好的一致性。研究了鉍層類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電薄膜的極化疲勞問題。本文從兩種材料晶體結(jié)構(gòu)的差異出發(fā)，總結(jié)了Bi2O2 2