近期，在剛剛落幕的美國(guó)舊金山“ISSCC 2016”會(huì)議上，NAND的大容量化和微細(xì)化、SRAM的微細(xì)化，以及DRAM的高帶寬化等存儲(chǔ)器技術(shù)取得穩(wěn)步進(jìn)展，接連刷新了歷史最高紀(jì)錄。

　　1921年，鐵電存儲(chǔ)技術(shù)被首次提出，1993年，美國(guó)Ramtron國(guó)際公司成功開(kāi)發(fā)出第一個(gè)4K位的鐵電存儲(chǔ)器FRAM產(chǎn)品。在生活中，存儲(chǔ)器最常見(jiàn)的應(yīng)用形態(tài)就是手機(jī)芯片，除了在人們的日常生活領(lǐng)域發(fā)揮影響力，存儲(chǔ)器在關(guān)乎國(guó)家信息安全的航空航天領(lǐng)域中，也起著至關(guān)重要的作用。

　　來(lái)自南京航空航天大學(xué)教授楊浩選擇的研究方向就是理解鐵電與多鐵性薄膜中影響信息存儲(chǔ)的機(jī)制，進(jìn)而解決存儲(chǔ)器應(yīng)用的各種局限。

　　“鐵電存儲(chǔ)器的核心是各種鐵電薄膜，以及近年來(lái)發(fā)展的鐵電與鐵磁、反鐵磁共存的多鐵性薄膜?！睏詈七@樣介紹，“在我們做研究之前，業(yè)內(nèi)已經(jīng)有很多的研究結(jié)果證明界面和氧空位是影響薄膜物理性質(zhì)的主要因素，所以我們?cè)谘芯恐校蛯⒅攸c(diǎn)聚焦在此，比如通過(guò)制備基于鐵電與多鐵性材料的自組裝復(fù)合薄膜，產(chǎn)生垂直于基片表面的界面（垂直界面），從而改變界面作用的機(jī)制，并結(jié)合單相薄膜的外延生長(zhǎng)，進(jìn)行水平界面的設(shè)計(jì)，用水平和垂直界面調(diào)控薄膜的物理性質(zhì)和微結(jié)構(gòu)。”

　　楊浩和團(tuán)隊(duì)定量研究了氧空位與電、磁性質(zhì)之間的關(guān)系，從中發(fā)現(xiàn)氧空位是決定漏電流的關(guān)鍵因素，并通過(guò)降低氧空位含量，有效降低了薄膜中的漏電流，提高了薄膜的抗疲勞性能，這對(duì)理解輻射對(duì)存儲(chǔ)器造成的損傷機(jī)理提供了可貴的參考價(jià)值。同時(shí)在科學(xué)研究中，一個(gè)重點(diǎn)的參數(shù)往往會(huì)為研究者打開(kāi)一個(gè)嶄新的視角。此外，楊浩通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和測(cè)試，揭示了鐵電薄膜在20—300 K 區(qū)間的導(dǎo)電機(jī)理，為鐵電存儲(chǔ)器在航天上的應(yīng)用提供關(guān)鍵參數(shù)。此外，他還發(fā)現(xiàn)垂直界面可以吸引氧空位的團(tuán)簇，有效降低輻射對(duì)薄膜功能性的影響。

　　楊浩的研究成果獲得了業(yè)界的廣泛認(rèn)可：他曾獲得美國(guó)Los Alamos 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任基金博士后以及德國(guó)洪堡基金會(huì)洪堡學(xué)者等；其發(fā)表的論文被他人引用近900次，其中關(guān)于薄膜低溫區(qū)間導(dǎo)電機(jī)理的研究成果被美國(guó)國(guó)家航空航天局?jǐn)?shù)據(jù)中心收錄……

　　楊浩說(shuō)，科學(xué)的研究范疇總是無(wú)窮盡的，只要想在這片浩瀚的秘密空間中不斷暢想和挖掘，總會(huì)有新的思路呈現(xiàn)出來(lái)。

　　基于鐵電薄膜的研究，楊浩雖然已經(jīng)貢獻(xiàn)了非常多的學(xué)術(shù)成績(jī)，但是在這條研究道路上，他還是滿(mǎn)懷熱情，靈感也能不斷涌現(xiàn)。

　　目前，楊浩正在展開(kāi)氧化物薄膜的可控自組裝實(shí)驗(yàn)。在他看來(lái)，鐵電存儲(chǔ)器存在的主要問(wèn)題之一是存儲(chǔ)密度低，通過(guò)改變材料的信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)可以提高存儲(chǔ)密度。

　　“在之前的實(shí)驗(yàn)工作中，我們已經(jīng)制備了多種基于鐵電和多鐵性材料的垂直有序復(fù)合薄膜?？煞裨诖嘶A(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)的控制，在不進(jìn)行任何微加工的基礎(chǔ)上，把這種結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)納米柱當(dāng)成一個(gè)信息存儲(chǔ)單元，從而大大提升薄膜的存儲(chǔ)密度呢？”楊浩不斷地設(shè)想。

　　為完成這一設(shè)想，楊浩開(kāi)始著手從源頭出發(fā)，研究材料選擇和設(shè)計(jì)的原則，通過(guò)相分離的兩種基本機(jī)制，理解自組裝的過(guò)程和調(diào)控規(guī)律，分析自組裝體系微結(jié)構(gòu)與功能性之間的關(guān)系，最終通過(guò)過(guò)程、微結(jié)構(gòu)和功能性的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)氧化物薄膜的可控自組裝。

　　在鐵電和多鐵薄膜研究領(lǐng)域浸潤(rùn)多年，談及現(xiàn)狀，楊浩表示，現(xiàn)在做這個(gè)方向的科研人員逐漸增多，好的文章也在不斷發(fā)表，與國(guó)際的差距正在不斷縮小?！拔蚁Ｍ窈髮⒀芯抗ぷ鞲劢挂恍?，真正把研究成果與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，為國(guó)家的集成產(chǎn)業(yè)發(fā)展和航空航天事業(yè)的發(fā)展盡自己的綿薄之力。”他說(shuō)。（陳一明）