《BZT-BCT基複合薄膜磁電存儲單元及其電致磁電效應研究》是依託天津理工大學，由韓葉梅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：BZT-BCT基複合薄膜磁電存儲單元及其電致磁電效應研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：韓葉梅
- 依託單位：天津理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於應力/應變調製機理，採用具有大壓電係數的0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.3Ca0.7)TiO3(0.5BZT-0.5BCT)作為鐵電層，Fe70Ga30薄膜為鐵磁層，製備一種具有大電致磁電效應的環境友好型磁電存儲器件。在此基礎上，提出鐵電層採用“菱方晶相 (1-x)BZT-xBCT/四方晶相(1-y)BZT-yBCT”的雙鐵電層結構，以克服基底電極對電疇運動的阻礙；鐵磁層用微米尺寸的Fe70Ga30薄膜以減小多個磁疇運動的巨觀平均，實現鐵電/鐵磁結構存儲器單元。用非線性熱力學模型模擬分析雙鐵電層的層間和疇間的機電耦合，研究雙鐵電層結構的壓電增強效應。根據熱力學唯象理論，分析電場誘導的鐵電疇的旋轉和疇壁運動與磁化翻轉之間的關係，研究電致磁電效應的微觀機制。將獲得能夠利用電場直接寫入信息數據，利用磁電阻的變化讀取信息的電寫/磁讀式磁電存儲器單元。國內外未見報導。
結題摘要
本項目在綜合分析存儲器件發展現狀的基礎上，按照項目的研究目標，製備x[Ba(Zr0.2Ti0.8)O3] –（1-x）(Ba0.7Ca0.3TiO3)[xBZT-（1-x）BCT]鐵電薄膜並進行工藝最佳化。設計且製備了有相近晶格常數的菱方相0.3BZT-0.7BCT為過渡層、四方相作為0.7BZT-0.3BCT 為自由層的雙鐵電層結構，增大電場對自由層電疇的調控能力，增強了壓電效應。同時，利用直流磁控濺射和離子束沉積的方法製備性能優異的Fe70Ga30鐵磁性薄膜。在此基礎上，構建了0.5BZT-0.5BCT/ Fe70Ga30磁電薄膜器件，搭建基於四探針法的磁電存儲器件測試系統，計算疊層薄膜中的Fe70Ga30薄膜在外加電場下磁各向異性變化，在疊層薄膜器件中在20V的偏置電壓下電阻變化率分別為6.6%。利用光刻技術結合磁控濺射法建“下電極-（0.5BZT-0.5BCT）-FeGa”薄膜結構，製備微米尺寸的鐵磁層以減小多磁疇的巨觀平均效應。在雙層鐵電薄膜上採用直流磁控濺射的方法製備Fe70Ga30鐵磁性薄膜，構 “下電極-（0.3BZT-0.7BCT/0.7BZT-0.3BCT）-FeGa” 的疊層結構，實現了疊層存儲器件中外加偏置電壓對鐵磁層薄膜電阻的調控，分析磁電疊層薄膜發生電致磁電阻效應的機理。此外，研究了基於鐵電場效應管結構的Pt/(0.6BZT-0.4BCT) /FeGa薄膜存儲單元的實現方法，研究納米級FeGa薄膜隨外加電場的電阻轉變行為。本項目獲得的磁電存儲元件的電阻狀態的改變可以通過在上下電極之間的電壓調控，不需要大電流大磁場的產生，具有低功耗的優點；能夠實現用電場直接寫入信息數據，利用磁電阻的變化進行信息的讀取，為非易失性存儲器的實現提供了新的可能。總之，按照項目計畫完成了項目。
