柔性和透明Bi3.25La0.75Ti3O12铁电薄膜存储器件的研究

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铁电存储器(FeRAM)因具有高速度、高密度、低功耗和抗辐射等特点,在IC卡、移动电话、嵌入式微处理器、航空航天和军事应用等领域显示出极大的发展潜力和应用前景,受到了各国科学界和产业界的广泛关注。与此同时,柔性、可弯曲化是未来电子设备的发展潮流,是科技领域中未来若干年内的重要增长点。而铁电存储器作为一种存储电子器件,其柔性与透明性也成为研究的热点。本论文首先利用脉冲激光沉积法在柔性氟晶云母衬底上制备多层铁电薄膜存储器件,再利用X射线衍射技术、透射电子显微技术、扫描力显微技术、铁电测试系统、光伏测试系统等对所制备的薄膜存储器件的物相、表面形貌、铁电性能、光伏效应等进行了研究和分析。本文主要包括2个部分的内容:(1)柔性半透明铁电存储器件Mica/Ag-ITO/Bi3.25La0.75Ti3O12/Pt的制备与表征;(2)柔性全透明铁电存储器件Mica/Ag-ITO/Bi3.25La0.75Ti3O12/ITO的制备与表征。主要进展如下:(1)通过对下电极的不断筛选和优化,最终成功制备出Ag-ITO复合的透明电极,该电极在可见光波段透光率高达80%,并且具有良好的耐弯曲与耐高温性能,为接下来制备柔性透明铁电存储器原型器件奠定基础。(2)制备的Bi3.25La0.75Ti3O12存储器件,其在可见光波段透明度高、信息连续读写次数超过107次。以Pt为上电极时,整体器件在可见光波段的透光率为50-70%,经过连续109次铁电极化翻转,其铁电性能没有衰减,抗铁电疲劳性能优异;以ITO为上电极时,整体器件在可见光波段的透光率为70-80%,能经受连续107次铁电极化翻转,并发现在两个相邻疲劳过程之间加入休息时间是避免器件烧焦失效的一种有效方法,并不影响该铁电存储器件在实际生活中的应用。(3)制备的Bi3.25La0.75Ti3O12存储器件具有很好的柔韧性,其最小弯曲半径能达到2.2 mm,耐弯曲次数达10000次。(4)制备的Bi3.25La0.75Ti3O12存储器件在25-150°C温度范围内正常工作;在不同的光照辐射下铁电性能几乎不变,具有优异的抗辐射性能。(5)利用Bi3.25La0.75Ti3O12铁电光伏效应进行电写光读,其开关比(即+P/-P)还可通过在紫外光照射下产生的短路光伏电流(ISC)读出,属于非破坏性读出。上电极对紫外光的透光率越高,产生的光伏电流ISC越大。
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