中國網/中國發展門戶網訊 中國科學院金屬研究所瀋陽材料科學國家研究中心胡衛進研究員與合作者，提出利用緩衝層定量調控薄膜應變，延遲鐵電薄膜晶格弛豫從而增強鐵電極化強度的策略，成功揭示極化強度同鐵電隧道結記憶體隧穿電阻之間的關聯，並實現巨大器件開關比。相關研究成果以“外延應變調控鐵電極化強度實現巨大隧穿電致電阻效應”為題，發表于國際權威雜誌《美國化學學會 奈米》(ACS Nano)上。

鐵電隧道結具有簡潔的金屬-超薄鐵電-金屬疊層器件結構，它利用鐵電極化翻轉調控量子隧穿效應獲得不同的電阻態，實現數據存儲功能。具有高速讀寫、低功耗和高存儲容量等優點，屬於下一代資訊存儲技術。隧穿電致電阻 (或器件開關比) 是隧道結的關鍵性能指標。隧穿電致電阻與界面電荷遮罩效應、鐵電極化強度等密切相關。目前一般通過多樣化的電極工程調製電荷遮罩效應，實現隧穿電致電阻的提升。鐵電層的電極化強度如何定量影響隧穿電致電阻迄今尚無實驗驗證。

據了解，研究人員以Sr₃Al₂O₆/La_0.67Sr_0.33MnO₃/BaTiO₃為模型體系，利用鐳射分子束外延技術實現了多層膜的原子級逐層生長和隧道結器件的製備。研究發現Sr₃Al₂O₆ 緩衝層厚度可連續調控BaTiO₃單晶薄膜的面內應變，從而線性增強鐵電極化強度。基於此，研究人員得以在-2.1%的壓應變下，在BaTiO₃/La_0.67Sr_0.33MnO₃界面獲得80 μC/cm²的鐵電極化強度，打破已報道的最高值紀錄。得益於這一巨大鐵電極化強度，在鐵電隧道結中實現了10⁵的巨大隧穿電致電阻，是無緩衝層鐵電隧道結的100倍。

緩衝層應變增強的隧穿電致電阻效應