具有大读出电流的拓扑保护铁电畴壁存储器
应用物理
2021-10-12 v1 材料科学
摘要
原子尺度导电铁电畴缺陷（如几何受限的畴壁）的发现与精确操控，为广泛的前瞻性电子器件提供了新机遇，由此新兴的所谓 walltronics（畴壁电子学）正在兴起。本文中，我们展示了一种基于拓扑畴结构内几何受限导电畴壁的确定性创建与擦除的高稳定、抗疲劳非易失性铁电存储器件。通过在外延 BiFeO3 薄膜上引入一对精心设计的同轴电极，可轻松创建四象限中心拓扑极性畴结构。更重要的是，可实现此种中心拓扑畴结构在具有高通导受限畴壁的会聚态与具有绝缘受限畴壁的发散态之间的可逆切换，从而产生明显的电阻变化，其开关比大于 10^4 且具技术优势的读出电流（高达 40 nA）。得益于中心畴结构的拓扑鲁棒性，该器件在超过 10^6 次循环中表现出优异的恢复重复性，以及超过 12 天（>10^6 s）的长保持时间。本工作为在高性能纳米器件中实现奇异极性拓扑提供了一个良好范例，并将激发对探索这些奇异拓扑态丰富新兴应用的更多兴趣。
引用
@article{arxiv.2110.04530,
title = {Topologically Protected Ferroelectric Domain Wall Memory with Large Readout Current},
author = {Wenda Yang and Guo Tian and Hua Fan and Yue Zhao and Hongying Chen and Luyong Zhang and Yadong Wang and Zhen Fan and Zhipeng Hou and Deyang Chen and Jinwei Gao and Min Zeng and Xubing Lu and Minghui Qin and Xingsen Gao and Jun-Ming Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.04530},
year = {2021}
}