Los diagramas esquemáticos de las estructuras atómicas en los estados de polarización izquierda y derecha de NaTi-FTJ. Crédito:Xiao Wei
Recientemente, en un artículo publicado en Physical Review Applied , un equipo de investigación de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei (HFIPS), la Academia de Ciencias de China (CAS) estudió el control interfacial de las propiedades de transporte de las uniones de túnel ferroeléctrico (FTJ) de óxido de perovskita y propuso un nuevo esquema para lograr una electrorresistencia de túnel gigante ( TER) en FTJ.
Según Zheng Xiaohong, líder del equipo, una relación TER de hasta 10 5 % se obtuvo introduciendo una capa atómica polar negativa en una de las interfaces del simétrico Pt/BaTiO3 /Pt FTJ.
FTJ es una unión de túnel en la que una película ferroeléctrica delgada se intercala entre dos electrodos metálicos. La resistencia depende en gran medida de la dirección de polarización de la barrera ferroeléctrica. Se pueden obtener dos estados muy diferentes con resistencias altas y bajas respectivamente invirtiendo la dirección de polarización con un campo eléctrico externo.
Los FTJ tienen aplicaciones importantes en memorias de acceso aleatorio no volátiles. Con las ventajas de una alta densidad de almacenamiento de datos, una rápida velocidad de lectura/escritura y un bajo consumo de energía, han atraído un amplio interés de investigación como elementos de memoria. La diferencia entre los estados de alta y baja resistencia generalmente se caracteriza por la relación TER. Por lo tanto, cómo obtener una relación TER alta es siempre uno de los temas clave en el estudio de los FTJ.
En esta investigación, los científicos propusieron un nuevo esquema para obtener relaciones TER gigantes mediante la introducción de una capa atómica polar negativa en una interfaz de la FTJ.
La transmisión promediada k y la densidad resuelta por capas de los estados de dos estados de polarización de NaTi-FTJ. Crédito:Xiao Wei
En el simétrico Pt/BaTiO3 /Pt FTJ, un NaO2 negativo o LiO2 la interfase se forma reemplazando Ti con átomos de Na o Li en la interfase derecha de Pt/BaTiO3 Unión del túnel /Pt. Luego un 10 5 Se logró el porcentaje de TER debido a este NaO2 adicional o LiO2 capa.
El mecanismo tiene sus raíces en la gran diferencia en el cambio de potencial en la barrera ferroeléctrica que surge de la interfaz polar negativa en los dos estados polarizados.
Cuando la barrera ferroeléctrica se polariza a la izquierda, las bandas de la barrera en cada capa atómica aumentan de izquierda a derecha. Mientras tanto, debido a la repulsión de Coulomb, el NaO2 cargado negativamente o LiO2 la interfaz empuja aún más hacia arriba las bandas de la barrera, y cerca de la región de la interfaz derecha, el máximo de la banda de valencia (VBM) se eleva por encima de la energía de Fermi, lo que lleva a una metalización parcial.
En el estado de polarización correcto, aunque la repulsión de Coulomb en el NaO2 o LiO2 interfaz todavía existe, la banda de la propia barrera ferroeléctrica disminuye de izquierda a derecha. Debido a la cancelación entre ellos, la distribución de la banda de valencia en toda la barrera es relativamente plana y la VBM siempre está por debajo de la energía de Fermi, sin que se produzca metalización parcial. La aparición y desaparición de la metalización parcial en los dos estados de polarización cambia significativamente el ancho de la barrera efectiva y conduce a los estados de baja y alta resistencia, con una relación TER gigante lograda posteriormente.
El estudio indica que una interfaz polar cargada negativamente basada en la sustitución interfacial es un esquema factible para lograr una gran relación TER en FTJ y proporciona una referencia importante para el diseño de FTJ de alto rendimiento. Duplicación de la densidad de datos
