《基於原子力顯微鏡的鐵電隧道結局域熱效應研究》是依託電子科技大學,由曾慧中擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於原子力顯微鏡的鐵電隧道結局域熱效應研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：曾慧中
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鐵電隧道結是利用超薄鐵電膜做為勢壘層的一種隧道結，具有諸多優異的存儲特性。但是，隧道結電流對超薄勢壘層存在焦耳熱作用，使得局域熱效應對鐵電隧道結的輸運特性、保持特性、疲勞特性產生重要的影響。而且，局域焦爾熱還可能與鐵電極化相互作用，催生出新現象和新效應。因此，本項目基於原子力顯微鏡技術，以探針-鐵電-電極結構的鐵電隧道結為主要研究對象，研究可以對微區輸運特性、極化分布和局域焦耳熱進行原位檢測的原子力顯微鏡表征方法，為鐵電隧道結的研究提供新的分析方法和手段。同時，通過對鐵電隧道結局域熱效應的有限元模擬分析，結合局域熱效應的實驗檢測結果，揭示局域熱效應影響隧道結輸運、極化、電致阻變等物理性質的規律，實現對鐵電隧道結局域熱效應的調控和利用。這對深入認識鐵電隧道結的物理性質，探索鐵電隧道結的新現象和新效應具有重要的科學意義。
結題摘要
鐵電隧道結是利用超薄鐵電膜做為勢壘層的一種隧道結，具有諸多優異的存儲特性。但是，隧道結電流對超薄勢壘層存在局域加熱作用，使得局域熱效應有可能對鐵電隧道結的物理性質產生重要的影響。本項目基於原子力顯微鏡成像技術和有限元分析方法，分別從實驗和模擬計算兩個方面研究了鐵電隧道結的輸運性質和局域熱效應進行了系統研究。理論方面，通過建立鐵電隧道結的局域熱效應的近似模型，采有限元數值模擬方法求解穩態和瞬態熱流方程，獲得隧道結溫度變化大小、升溫速率等特性與材料參數（如熱導率、界面熱阻）、隧道結幾何構形、隧道電流密度等因素之間的聯繫。實驗方面，基於掃描探針顯微鏡，通過結合電流模式成像和壓電模式成像，建立了可以表征鐵電隧道結微區輸運、極化分布和局域焦爾熱效應的原位同步分析方法。結合理論分析和實驗分析結果，揭示了鐵電隧道結電導在納米尺度上的空間非均勻分布於厚度變化、極化強弱、局域熱點以及缺陷之間的關係，為進一步研究和掌握納米尺度局域熱效應的物理機制奠定了基礎。
