鐵電薄膜的同步輻射研究

《鐵電薄膜的同步輻射研究》是依託北京科技大學，由曹江利擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：鐵電薄膜的同步輻射研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：曹江利
• 項目類別：聯合基金項目

項目摘要

集成鐵電技術在計算機信息存儲、數據處理等方面有重要的套用前景。集成鐵電薄膜作為材料科學和凝聚態物理的熱點研究領域，近年來受到了學術界的廣泛重視。然而目前對鐵電薄膜領域中涉及製備過程和失效過程的一些基礎問題還沒有弄清楚，阻滯了包括非揮發性鐵電隨機存儲器在內的集成鐵電套用。本項目將利用同步輻射技術的優勢，結合申請人發現的一種金屬電極鐵電薄膜的界面問題表面化的試樣製備技術，開展鐵電薄膜的界面、尺寸效應和鐵電疲勞研究，主要內容包括①金屬電極鐵電薄膜的靜態微觀界面研究，包括界面元素原子局部結構和化學、界面原子互混情況、結構形態等；②結合電性能測試，研究界面微觀缺陷對巨觀尺寸效應的影響；③研究鐵電薄膜疲勞中界面和體相的缺陷產生、運動方式和相關的化學反應種類和動力學特徵，探討鐵電薄膜的疲勞機制。

結題摘要

基於鐵電薄膜的集成鐵電元件在計算機信息存儲、數據處理方面有重要的套用前景。集成鐵電元件在套用研發中，如欲增大集成度、提高性能和可靠性，還應針對鐵電薄膜異質結構和鐵電薄膜本身開展更為深入的研究，包括界面研究、尺寸效應和鐵電疲勞等。這些問題的研究進展很大程度上決定了集成鐵電電子技術的套用進展，如果能夠得到較好的解決，將有望對集成鐵電學的發展產生明顯的推動。而同步輻射技術在鐵電薄膜研究中有非常廣闊的套用空間，同步輻射X光源可以進行一般X光源不能或難以進行的研究，為鐵電薄膜的研究提供了許多新的技術手段。本項目開展了鐵電薄膜的同步輻射研究，結合採用一種能將金屬電極和鐵電薄膜的界面問題轉化為表面問題的試樣製備方法，從新的角度開展電極/薄膜埋藏界面的研究，並在此基礎上結合採用多模式掃描探針顯微技術（AFM、PFM）、拉曼光譜、X射線光電子能譜（XPS）等常規表征技術和同步輻射技術，包括X射線吸收精細結構(XAFS)、掠入射X射線反射（XRR）等開展了鐵電薄膜的界面、尺寸效應與鐵電疲勞的相關研究，主要研究進展包括：①弄清楚了金屬電極鐵電薄膜的靜態微觀界面，包括界面元素原子局部結構和化學、界面原子互混情況、結構形態等；②結合電性能測試，建立了微觀缺陷對微觀電性能的影響，弄清楚了界面微觀缺陷對巨觀尺寸效應的影響；③深入研究了鐵電薄膜疲勞中界面和體相的缺陷產生和相關的相分解特徵，提出了鐵電疲勞的體相和界面區的相分解機制。