应用于[3D]FeRAM的铁电纳米管阵列的制备及性能研究

本项目在研究Sol-gel模板法制备优质电极/铁电/电极同轴纳米管阵列的基础上，研制[3D]FeRAM原型器件。主要开展以下研究工作：研究获得孔洞尺寸可控、均匀、长程有序的AAO模板、Si模板和Si基AAO模板的制备工艺；利用Sol-gel模板法合成Bi4Ti3O12和BiFeO3基纳米管、电极/铁电/电极同轴结构纳米管阵列，对其微观结构和性能进行表征，深入研究"材料-工艺-结构-电学性能"之间的内在联系；设计[3D]FeRAM存储单元及外围电路，研制以铁电纳米管为存储介质的[3D]FeRAM原型器件。本项目将解决[3D]FeRAM器件中关于电极材料、界面、纳米管合成工艺与半导体制备环境的兼容性等关键性问题，为这类具有重要应用前景的新型高密度存储器的实用化奠定坚实的基础。而且通过这一研究工作，也将为纳米结构铁电材料的理论研究和低维量子器件的开发提供有益实验依据。

在本项目中，我们研究制备了铁电纳米管和纳米线阵列，并在此基础之上，研究制备了铁电存储器原型器件。主要开展了以下研究工作：我们对候选材料用sol-gel工艺制备成粉末或者薄膜，研究其结构与性能，这方面的研究对于下一步制备铁电纳米管阵列、比较纳米管阵列对铁电薄膜的性能改进等方面研究工作非常关键；通过控制各种工艺参数，获得了制备孔洞尺寸可控、均匀、长程有序的模板的制备工艺；然后利用sol-gel模板法合成了BiFeO3基铁电纳米管阵列、同轴结构纳米管阵列，并对其微观结构和性能进行了表征；同时利用脉冲激光沉积法（PLD）制备了SrBa2Ta2O9（SBT）铁电薄膜，通过控制刻蚀以及离子注入等工艺参数，制备出直径100 nm的具有一定存储性能的SBT铁电纳米线存储器，并研究了其电学性能。以上研究工作对纳米机构铁电材料的理论研究和低维量子器件的开放提供了有益的实验依据。