一维钛酸铋体系纳米阵列的构筑及铁电与硅基磁电阻复合存储器件的设计

One-dimensional nanoarrays will be main part of natural nanoapparatus, which lay out outstanding physical and chemical characters of nanostructure on macroscale. one-dimensional nanoarrays of doped Bi4Ti3O12 (BIT) system on Ti and Si substrate will be synthesized by hydrothermal method..Synthesis and Growth Mechanism of one-dimensional nanoarray of doped BIT on the substrate prepared by hydrothermalmethod at low temperatures will also will be inverstigated. The effects of composition，content and crystal lattice on fatigue resistant, leakage current and other electric properties of pure and doped BIT system will be widely studied, transformation of the dynamic domain and stress within progress of fatigue of low dimensional doped BIT nanoarray systems will be in-site microobserved. The above information will give theory supervise to obtain higher memory density and memory speed of the ferroelectric memery medium. On the basis of this, combined with magnetoresistance device in sicicon,we can obtain the composite memory device of multiple resistance. It will not only be an immovation in techniques but also provide an effective method for the future application.

一维纳米结构将成为未来纳米器件的主要单元，在宏观尺度上展示出纳米结构优异的物理、化学性质。本项目采用水热法在基片上（钛和硅基片）制备一维的掺杂Bi4Ti3O12（BIT）体系铁电阵列，系统研究一维纳米阵列的水热低温生长条件，探讨并建立基片上纳米阵列在水热条件下的生长模型；研究元素掺杂种类、含量、结构对一维掺杂钛酸铋体系的耐疲劳、漏电流等性能的影响，对一维铁电阵列材料在疲劳过程中的畴变响应和应力进行微观原位观测，选择合适的物理模型，阐明其疲劳机制，为获得高存储密度、高速度的铁电存储器做好理论准备；在此基础上，结合硅基磁电阻器件，获得具有多阻效应的复合存储器件，这不仅在技术上具有创新意义，而且可以为未来的纳米器件准备和铺垫材料方面的基础。

低维纳米结构将成为未来纳米器件的主要单元，本项目为获得高存储密度、高速度的铁电存储器做好理论准备；在技术上为未来的纳米器件做材料基础。本项目针对项目的目标课题——导电基片上一维高取向度的铁电BIT体系的生长及结构机理和电性能研究。（1）在导电钛片制备采用A 位和B 位元素掺杂及共掺杂技术，探索不同A、 B位元素掺杂及共掺杂铁电BIT体系阵列材料的工艺参数（如水热温度、时间、矿化剂种类、矿化剂浓度等），研究各体系制备工艺对该类体系铁电阵列的微区结构（晶相结构、低维纳米形态等）的调控方法。（2）进一步研究掺杂元素的种类、含量对BIT体系铁电阵列的成分、微区结构内电畴结构和类型与剩余极化强度的影响。以期得到剩余极化强度大、矫顽场低、漏电流小和开关电压低的掺杂BIT体系铁电阵列材料。(3) Si基片上铁电BIT体系阵列的制备及电、磁性能及耦合性能研究。.针对本项目的计划要点和预计研究成果，课题组认真详细地完成了各要点的计划内容。本课题采用水热法，两种方式（直接生长和种子层诱导）在导电基片上系统制备低维的掺杂BIT体系铁电材料，寻找低维纳米阵列的水热低温生长条件，探讨并建立基片上纳米在水热条件下的生长规律；利用各种表征手段研究了不同元素掺杂种类（A位不同元素等价掺杂、B位硬掺杂等）、含量对结构和性能如介电、铁电、漏电流等性能的影响；结合层状材料的结构特点，研究了该层状BIT体系材料的光催化性能，并进一步合成了铁酸铋，对铁酸铋等材料的制备及其光催化性能做了一系列的研究。试图找到结构对相关的铁电性能影响的关键因素，获得了一些有价值的结论，为获得高存储密度、高速度的铁电存储器做好材料基础准备工作。Si片掺杂未得到预期巨大的磁电阻效应。通过这一项目的研究，课题组在等国内外知名期刊上发表文章5篇，申请2篇专利，以这一项目为基础，培养了4名硕士，课题组基本完成了各项研究目标和任务。