基于全钙钛矿多铁隧道结的超快、低功耗、非易失、多态信息存储
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近期，我们课题组选择具有磁电耦合存储特性的多铁隧道结（Multiferroic Tunnel Junction）作为研究对象，开发了一种具有超低功耗、快速处理、多阻态的全图形化Crossbar结构器件。在该工作中，我们利用铁磁材料La0.7Sr0.3MnO3作为上下电极以及用铁电材料BaTiO3作为隧穿势垒，构建了La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/La0.7Sr0.3MnO3全钙钛矿多铁隧道结。我们发现该隧道结的电阻随时间的演变行为可以用铁电翻转动力学模型很好地描述；更重要的是，利用其铁电翻转机理，在10×10um2原型器件中实现了6ns高速、可逆、多电阻状态的擦写操作，其写入电流密度低于3×103A/cm2。而且，可在一个隧道结存储单元中实现至少4个铁电相关阻态，结合不同铁磁构型则有至少8个非易失的电阻存储状态。此外，我们还发现，通过降低隧道结尺寸至1um量级，可以将写入电流密度降低至1.6×103A/cm2、功耗降低为4.4pJ/bit；如果将该多铁隧道结原型器件特征尺寸缩小至50nm，相应的写入操作功耗可低于1fJ/bit。该研究成果突显了多铁隧道结在超快、低功耗和非易失高密度信息存储中的应用潜质，将为推动大数据背景下人工智能的进一步发展提供一种变革性的存储方案。相关内容被MATERIALS VIEWS CHINA所报道，内容链接：http://www.materialsviewschina.com/2018/07/29379/。
相关论文发表在Advanced Electronic Materials (DOI: 10.1002/aelm.201700560)。
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