Recentemente, em um artigo publicado na Revisão Física Aplicada , uma equipe de pesquisa dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei (HFIPS), Academia Chinesa de Ciências (CAS) estudou o controle interfacial das propriedades de transporte de junções de túnel ferroelétrico de óxido de perovskita (FTJs) e propôs um novo esquema para alcançar uma eletrorresistência de tunelamento gigante ( TER) em FTJs.
De acordo com Zheng Xiaohong, líder da equipe, uma proporção de TER de até 10 ⁵ % foi obtido pela introdução de uma camada atômica polar negativa em uma das interfaces do Pt/BaTiO simétrico₃ /Pt FTJ.

FTJ é uma junção de túnel na qual um filme ferroelétrico fino é intercalado entre dois eletrodos de metal. A resistência é altamente dependente da direção de polarização da barreira ferroelétrica. Dois estados muito diferentes com resistências altas e baixas, respectivamente, podem ser obtidos invertendo a direção de polarização com um campo elétrico externo.

FTJs têm aplicações importantes em memórias de acesso aleatório não voláteis. Com vantagens de alta densidade de armazenamento de dados, velocidade de leitura/gravação rápida e baixo consumo de energia, eles atraíram amplo interesse de pesquisa como elementos de memória. A diferença entre os estados de alta e baixa resistência é geralmente caracterizada pela razão TER. Portanto, como obter uma alta relação TER é sempre uma das questões-chave no estudo de FTJs.

Nesta pesquisa, os cientistas propuseram um novo esquema para realizar proporções gigantes de TER, introduzindo uma camada atômica polar negativa em uma interface do FTJ.

No Pt/BaTiO simétrico₃ /Pt FTJ, um NaO negativo₂ ou LiO₂ A interface é formada substituindo Ti por átomos de Na ou Li na interface direita de Pt/BaTiO₃ /Pt junção do túnel. Em seguida, um 10 ⁵ A proporção de % TER foi alcançada devido a esse NaO adicional₂ ou LiO₂ camada.

O mecanismo está enraizado na grande diferença na mudança de potencial na barreira ferroelétrica decorrente da interface polar negativa nos dois estados polarizados.

Quando a barreira ferroelétrica é polarizada à esquerda, as bandas da barreira em cada camada atômica aumentam da esquerda para a direita. Enquanto isso, devido à repulsão de Coulomb, o NaO ₂ carregado negativamente ou LiO₂ interface empurra ainda mais as bandas da barreira, e perto da região da interface direita, o máximo da banda de valência (VBM) sobe acima da energia de Fermi, levando à metalização parcial.

No estado de polarização correta, embora a repulsão de Coulomb no NaO₂ ou LiO₂ interface ainda existe, a banda da própria barreira ferroelétrica diminui da esquerda para a direita. Devido ao cancelamento entre eles, a distribuição da banda de valência em toda a barreira é relativamente plana e o VBM está sempre abaixo da energia de Fermi, sem que ocorra metalização parcial. A ocorrência e o desaparecimento da metalização parcial nos dois estados de polarização alteram significativamente a largura efetiva da barreira e levam aos estados de baixa e alta resistência, com uma relação TER gigante alcançada posteriormente.

O estudo indica que uma interface polar carregada negativamente com base na substituição interfacial é um esquema viável para alcançar grandes proporções de TER em FTJs e fornecer referência importante para o projeto de FTJs de alto desempenho. + Explorar mais

Duplicando a densidade de dados