1、基于電致阻變效應的隨機存儲器由于操作電壓低、讀寫速度快等優(yōu)點備受關注，是極具前景的新一代非易失性存儲器。目前，阻變的物理機理、存儲機理等問題依然是研究熱點。BiFeO3(BFO)是一種室溫下典型的多鐵性材料，在其塊材和薄膜中均發(fā)現了電致阻變效應。本論文以BFO薄膜為主要研究對象，使用脈沖激光沉積技術（PLD）分別制備了外延和多晶結構的BFO薄膜。使用X射線衍射儀、原子力顯微鏡（AFM）研究外延和多晶薄膜的微觀結構，探討導電原子力顯微鏡（

2、CAFM）和壓電響應力顯微鏡（PFM）的同步成像方法。構造金屬/BFO/金屬阻變結構，利用變溫、變頻、脈沖序列等測試方法對外延和多晶BFO薄膜的低溫電致阻變效應和陷阱電荷現象進行研究。探索了石墨烯作BFO薄膜上電極的電致阻變效應。主要內容如下：
　　1.利用PLD技術在不同基板上制備出外延和多晶的BFO薄膜。利用XRD、AFM分析樣品的微結構信息，外延薄膜具有c軸取向，薄膜表面具有原子級的平整度；多晶薄膜具有（100）、（110）

3、等多重取向，平均晶粒尺寸約為300～500 nm。薄膜的鐵電性能由PFM證實，外延和多晶的薄膜原始電疇均隨機分布且在外場作用下可以實現極化翻轉。同步的PFM和CAFM測試表明外延BFO薄膜的極化和導電狀態(tài)在空間上是關聯的；多晶BFO薄膜的極化取向與導電狀態(tài)在空間上沒有直接關聯。
　　2.研究了BFO/SRO外延結構的低溫阻變效應和缺陷電荷現象。實驗發(fā)現Au/BFO/SRO在室溫下具有穩(wěn)定的整流效應和電致阻變行為，在104次疲勞特性

4、測試后器件室溫下開關比仍然高達2個數量級，高低阻態(tài)在經歷105 s后仍然得以保持。在一定的閾值電壓下，電脈沖可以實現器件的多級阻態(tài)觸發(fā)。當溫度低于140 K時，器件的阻變效應和電容附加峰消失。低溫導電機制擬合和理論分析表明Au/BFO/SRO的電致阻變行為與鐵電極化、氧空位的遷移以及界面的缺陷填充有關，電容附加峰來源于金屬/鐵電界面處陷阱能級的俘獲或發(fā)射作用。
　　3.與外延結構相比，BFO/Pt多晶結構同樣表現出整流效應和電致阻

5、變行為，但是，其電流回滯曲線與單晶BFO/SRO結構存在較大差異，而且阻變開關比遠小于單晶結構。Au/BFO/Pt在室溫下擁有可靠的阻變性能，器件在經歷700次抗疲勞測試和105 s保持特性測試后仍然穩(wěn)定。分析發(fā)現，多晶器件的整流效應和電致阻變特性來自于界面處的肖特基結。I-V和C-V回滯曲線在低溫下消失的實驗說明多晶BFO薄膜的特性由界面肖特基結和薄膜鐵電本質共同作用。
　　4.探索多層石墨烯（FLG）作BFO薄膜上電極的阻變效