室溫超薄鐵電體是制備大容量非易失性存儲器的關(guān)鍵材料。在過去的幾十年,以鈣鈦礦結(jié)構(gòu)復(fù)雜氧化物為代表的傳統(tǒng)鐵電薄膜被廣泛研究。然而,受限于潛在的臨界尺寸效應(yīng),即在其厚度減薄的過程中鐵電性會出現(xiàn)減弱甚至消失的現(xiàn)象,發(fā)展基于傳統(tǒng)鐵電體的納米電子學(xué)器件遇到了極大的挑戰(zhàn)。二維范德華爾斯材料得益于天然穩(wěn)定的層狀結(jié)構(gòu)、表面飽和的化學(xué)特性以及層間微弱的相互作用,為在原子尺度極限厚度下實(shí)現(xiàn)二維鐵電性提供了優(yōu)良的材料基礎(chǔ),也為下一代多功能器件的發(fā)展提供了研究平臺。目前,面內(nèi)方向的二維鐵電極化已在單胞厚度的SnTe晶體中實(shí)現(xiàn)[1],而在二維材料CuInP2S6中發(fā)現(xiàn)的更具應(yīng)用價值的室溫面外鐵電性只能維持在4個納米以上[2]。α-In2Se3是一種層狀半導(dǎo)體材料,具有優(yōu)異的光電特性而被廣泛關(guān)注,此外其獨(dú)特的面內(nèi)-面外鐵電耦合有可能實(shí)現(xiàn)單層極限下面外鐵電有序[3]�？梢灶A(yù)見,層狀二維鐵電材料將為未來納米電子學(xué)器件的進(jìn)一步微型化和柔性化提供新的機(jī)遇和可能。本論文主要致力于α-In2Se3鐵電性相關(guān)的研究,論文的內(nèi)容包括:第一章我們將首先回顧傳統(tǒng)鐵電研究的相關(guān)背景,其次介紹二維鐵電體的研究進(jìn)展及鐵電體在電子器件的應(yīng)用,...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鐵電物理背景
        1.2.1 鐵電體結(jié)構(gòu)及特性
        1.2.2 鐵電相變微觀理論
        1.2.3 鐵電體臨界尺寸效應(yīng)
    1.3 層狀材料鐵電性
        1.3.1 二維鐵電性研究進(jìn)展
        1.3.2 二維α-In₂Se₃中的室溫鐵電性
    1.4 鐵電器件的應(yīng)用
        1.4.1 鐵電二極管
        1.4.2 鐵電隧道結(jié)
        1.4.3 鐵電電容器
        1.4.4 鐵電柵場效應(yīng)晶體管
    1.5 總結(jié)
2 第二章 實(shí)驗方案
    2.1 壓電力顯微鏡
        2.1.1 壓電效應(yīng)
        2.1.2 鐵電疇
        2.1.3 壓電力顯微鏡工作原理
        2.1.4 系統(tǒng)固有背景信號
        2.1.5 非壓電信號
    2.2 樣品的制備與表征
    2.3 電極制備流程及設(shè)備介紹
        2.3.1 電極制備流程
        2.3.2 設(shè)備介紹
3 第三章 α-In₂Se₃的鐵電性證明
    3.1 前言
    3.2 樣品制備與表征
    3.3 PFM測試結(jié)果與分析
        3.3.1 薄膜鐵電性
        3.3.2 鐵電極化對α-In₂Se₃厚度的依賴性
        3.3.3 α-In₂Se₃薄層中的條紋域結(jié)構(gòu)
    3.4 小結(jié)
4 第四章 α-In₂Se₃鐵電二極管
    4.1 前言
    4.2 器件制備及樣品表征
    4.3 鐵電二極管
        4.3.1 金屬/α-In₂Se₃/石墨烯鐵電二極管
        4.3.2 FLG/α-In₂Se₃/石墨烯鐵電二極管
    4.4 小結(jié)
5 第五章 α-In₂Se₃鐵電柵場效應(yīng)晶體管
    5.1 前言
    5.2 異質(zhì)結(jié)制備與表征
    5.3 實(shí)驗結(jié)果與分析
    5.4 小結(jié)
6 第六章論文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
在讀期間已發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與參加的學(xué)術(shù)會議
致謝
附錄: 常見英文縮寫



本文編號：4049612