科研进展

深圳先进院等合作研发出非易失性铁电畴壁原型存储器

  

  日前,中国科学院深圳先进技术研究院与澳大利亚新南威尔士大学、湘潭大学和美国圣路易斯大学合作,在国际上首次探索研制出铁电畴壁原型存储器,并通过调控畴壁长度能实现多级数据存储,从而大幅度提升存储密度。研究成果Non-volatile Ferroelectric Domain Wall Memory已发表在Science子刊Science Advances上。 

  实现高密度、非易失性、高速度、非破坏性读取的数据存储器,一直是当今高科技发展中的研究热点。畴壁作为铁性材料中不同均匀畴的分界面,是一种非常典型的二维界面,在数据存储器件方面具有非常诱人的潜力。通常,铁电畴壁的厚度低于铁磁畴壁厚度一至两个数量级。因此,相对于铁磁畴壁存储器,铁电畴壁存储器理论上具有更高的存储密度、更高的读写速度、更低的能耗。尽管铁磁畴壁存储器目前接近于商业化,但是铁电畴壁存储器还停留在理论阶段,简单的原型铁电畴壁存储器未曾实现。 

  联合研究组的科研人员在有限元分析和相场模拟结果的支持下,通过生长高质量外延取向铁酸铋薄膜、精心设计面内电极形状、结合精密电子束光刻技术,研制出了铁电畴壁原型存储器,并基于扫描探针显微技术等手段进行了相关性能测试。该项工作中所研制的铁电畴壁原型存储器,其尺寸小至100nm以内、能通过中等电压(<3 V)实现非破坏性读取、展现出103的开关比、并具有优异的保持性能和抗疲劳性能。与此同时,通过精确的调控畴壁长度,研究者们发现所研制的原型存储器能实现多级数据存储,从而能大幅度提升存储密度。这一研究推动了纳米尺度铁电畴壁存储器研发和应用的进程。 

  该工作得到了国家重点研发计划“纳米科技”重点专项等项目的支持。 

  原文链接:http://advances.sciencemag.org/content/3/6/e1700512     

   

图:铁电畴壁存储器的多级阻态,可用于实现多级数据存储