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《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》 2017年
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基于有机磁电耦合异质结的非易失性存储器研究

鲁佩佩  
【摘要】:近年来,随着信息技术的发展,通用型非易失性存储器逐渐成为了信息和材料等领域的研究热点。其中,耦变存储器(TCRAM)是基于非线性磁电耦合效应的一类新型非易失性存储器。其主要是由铁电和磁性材料复合而成的多铁性异质结构成,利用异质结不同的磁电耦合系数状态来存储信息,正、负磁电耦合系数可作为耦变存储器的两个可区分状态,用于存储二进制信息中的“0”和“1”。通过施加脉冲电场,以改变铁电材料的极化状态来写入信息;通过读取异质结磁电耦合系数来读取信息。它具有结构简单,读取非破坏性,功耗低等优点。此外,以柔性薄膜制备的器件由于具有独特的柔韧性、延展性、便携性等优点,在智能可穿戴器件领域具有很大的应用前景。因此,本论文选择基于P(VDF-TrFE)柔性薄膜的有机磁电耦合异质结作为研究对象,实现有机柔性非易失耦变存储器。首先,我们采用溶胶-凝胶法,制备了P(VDF-TrFE)/Metglas有机磁电耦合异质结,并对其进行了系统的磁电耦合性能研究。在特定的直流磁场偏置下,通过施加合适的脉冲电场,来改变P(VDF-TrFE)/Metglas中铁电层的极化状态,以实现两个不同磁电耦合系数的状态,且这些不同磁电耦合系数的状态可被多次重复地反转。进而,通过施加四个合适的脉冲电场,来改变P(VDF-TrFE)/Metglas中铁电层的极化状态,以实现四个不同磁电耦合系数的状态,且这些不同磁电耦合系数的状态可被多次重复地写入。从而证明了P(VDF-TrFE)/Metglas有机磁电耦合异质结可作为多态耦变存储器件的可行性。然后,为了实现零偏置磁场下的非易失性存储,我们利用Ni去代替Metglas磁性层,得到了P(VDF-TrFE)/Ni有机磁电耦合异质结。由于Ni层较大的剩余磁矩及磁致伸缩特性,P(VDF-TrFE)/Ni的磁电耦合系数在零偏置磁场下依旧可以被脉冲电场所反转。选定合适的脉冲电场,在零偏置磁场下实现了多态的非易失性存储。相较于P(VDF-TrFE)/Metglas有机磁电耦合异质结,极大地简化了P(VDF-TrFE)/Ni存储器的读取结构,从而降低了能耗。总之,我们在P(VDF-TrFE)柔性薄膜的有机磁电耦合异质结中实现了非易失耦变多态存储,为耦变存储器在柔性电子学的应用奠定了基础。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP333;TB383.2

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 尚大山;柴一晟;曹则贤;陆俊;孙阳;;Toward the complete relational graph of fundamental circuit elements[J];Chinese Physics B;2015年06期
2 尚大山;孙继荣;沈保根;Wuttig Matthias;;Resistance switching in oxides with inhomogeneous conductivity[J];Chinese Physics B;2013年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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2 王芬;申世鹏;孙阳;;Magnetoelectric memory effect in the Y-type hexaferrite BaSrZnMgFe_(12)O_(22)[J];Chinese Physics B;2016年08期
3 申世鹏;尚大山;柴一晟;孙阳;;Realization of a flux-driven memtranstor at room temperature[J];Chinese Physics B;2016年02期
4 蒋然;杜翔浩;韩祖银;孙维登;;Ti/HfO_2/Pt阻变存储单元中的氧空位聚簇分布[J];物理学报;2015年20期
5 尚大山;柴一晟;曹则贤;陆俊;孙阳;;Toward the complete relational graph of fundamental circuit elements[J];Chinese Physics B;2015年06期
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7 WANG Guo Ming;LONG Shi Bing;ZHANG Mei Yun;LI Yang;XU Xiao Xin;LIU Hong Tao;WANG Ming;SUN Peng Xiao;SUN Hai Tao;LIU Qi;Lü Hang Bing;YANG Bao He;LIU Ming;;Operation methods of resistive random access memory[J];Science China(Technological Sciences);2014年12期
8 Xiao-Jian Zhu;Jie Shang;Gang Liu;Run-Wei Li;;Ion transport-related resistive switching in film sandwich structures[J];Chinese Science Bulletin;2014年20期
9 赵远洋;汪家余;徐建彬;杨菲;刘琦;代月花;;Metal dopants in HfO_2-based RRAM: first principle study[J];Journal of Semiconductors;2014年04期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 尚大山;孙继荣;沈保根;Wuttig Matthias;;Resistance switching in oxides with inhomogeneous conductivity[J];Chinese Physics B;2013年06期
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