氧化铪基铁电隧道结隧穿电致电阻效应的理论研究

殷玉婷1 , 方贺男1, 马雪丽1, 吴奖承1, 肖明文2（1.南京邮电大学电子与光学工程学院；2.南京大学物理学院）

摘要：氧化铪基铁电隧道结因其与CMOS 工艺存在良好的兼容性， 在随机存储器领域具有巨大的应用潜力。利用Airy 函数严格求解了TiN / HZO / Pt铁电隧道结的隧穿电致电阻问题。研究结果表明: 在高偏压区域， 隧穿电导和隧穿电致电阻效应随偏压和隧穿层厚度均出现振荡现象。物理上， 该振荡现象来源于隧穿层中的入射电子波与隧穿层和右电极界面处的反射电子波产生的干涉效应。阐明了氧化铪基铁电隧道结实验结果中振荡现象的物理机制。此外，当偏压加在Pt电极时， 出现了负的隧穿电致电阻效应， 表明隧穿电导不仅与平均势垒的高度有关， 也与隧穿层的势结构有关。本研究为氧化铪基铁电隧道结在随机存储器领域的应用奠定了理论基础。

关键词： 铁电隧道结； 隧穿电致电阻效应； 隧穿电导； 氧化铪； 铁电存储器