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传统铁电随机存取存储器的基本单元是一个铁电电容,需要一定的电容面积获得足够的电荷量来存储信息,难以实现高密度存储。其读出方式是破坏性的,在读出后需要重写信息,限制了读出时间。近年来出现的铁电隧穿存储以铁电隧道结为基本单元,是一种铁电极化调控的阻性存储方案,有望实现高密度、低功耗非易失性存储。在这样的背景之下,结合自旋阀磁隧道结,本文设计制备了一种多铁性自旋过滤阀隧道结,可在一个存储单元内同时实现铁电隧道结和磁隧道结的功能,获得四态非易失性存储,同时还研究了超薄铁电薄膜的极化弛豫行为。论文主要研究内容与结果如下:(1)在(001)取向的SrTiO3单晶衬底上制备了一系列不同相对厚度的Pr0.8Ca0.2MnO3/BaTiO3异质结,磁滞回线测量表明厚度为9个晶胞高度(u.c.)的Pr0.8Ca0.2MnO3薄膜在10K以下处于铁磁相,压电力显微镜表征表明5u.c.厚的BaTiO3仍有铁电性,确定优化的复合势垒为Pr0.8Ca0.2MnO3(9 u.c.)/BaTiO3(5 u.c.)。(2)制备了 LaNiO3/Pr0.8Ca0.2MnO3/BaTiO3/La0.7Sr0.3MnO3 外延异质结构,通过紫外光刻、离子束刻蚀等微加工手段获得多铁性隧道结原型器件。测试结果表明,器件具有区别明显的四种非易失性阻值状态,隧穿电致电阻约为100%,隧穿磁致电阻约为24%,并且发现铁电势垒的极化方向可调制Pr0.8Ca0.2Mn03的自旋极化率,进而影响器件的隧穿磁致电阻值。(3)不同厚度的BaTiO3薄膜铁电畴弛豫现象不同,7 u.c.的超薄BaTiO3膜中,铁电畴的面积变化缓慢,而极化强度逐渐变小;40nm厚的BaTiO3薄膜中,弛豫通过铁电畴面积不断变小完成。温度对Pb(Zr0.1Ti0.9)O3薄膜的铁电畴保持性有很大影响,温度越高,畴保持性越差。铁电畴形状影响弛豫时间,形状越接近圆的铁电畴弛豫越慢,保持性越好。