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挠曲电效应对多畴铁电薄膜 I-V 特性的影响

徐肖飞 [1], 徐光楠 [1], 刘志远 [1], 吴鹏 [1], 彭金霖 [1], 许保磊 [1],
[1] 湘潭大学，湘潭，湖南，中国
发布日期 2015

引言：铁电薄膜材料是一类具有优异性能的功能材料而被广泛应用于电子元器件中。理想状态下铁电薄膜材料为绝缘体或宽禁带半导体，但实际中铁电薄膜材料会因为制备或者在元器件中因为界面引入带电粒子或缺陷，引起较大的电流，影响电子元器件的性能。我们建立了考虑挠曲电效应及带电粒子漂移扩散的相场模型用以研究挠曲电效应对 Pt/PZT/Pt 多层结构的 I-V 特性的影响。 COMSOL Multiphysics® 的使用：我们使用 COMSOL 建立了一个二维平面模型(如图1)，使用的是 PDE 接口，未使用案例库模型。 结果：我们通过模拟得到了不同挠曲电耦合系数下铁电薄膜的应变梯度云图(如图2)、极化云图(如图3)和电势云图(如图4)，做出了不同挠曲电耦合系数下铁电薄膜的 I-V 曲线。 结论：极化与纵向应变梯度之间的耦合会导致铁电薄膜内电势的降低，增加载流子空穴在铁电薄膜内的浓度，进而提高了铁电薄膜漏电流，不利于铁电存储器保持性能；极化与横向应变梯度之间的耦合会导致铁电薄膜内电势的升高，减小载流子空穴在铁电薄膜内的浓度，进而减小铁电薄膜漏电流，有利于铁电存储器保持性能的提高。

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