Сегнетоэлектрический конденсатор

Сегнетоэлектрический конденсатор – конденсатор на основе сегнетоэлектрика . Напротив, традиционные конденсаторы основаны на диэлектрических материалах. Сегнетоэлектрические устройства используются в цифровой электронике в составе сегнетоэлектрической оперативной памяти или в аналоговой электронике в качестве перестраиваемых конденсаторов (варакторов).

В приложениях памяти сохраненное значение сегнетоэлектрического конденсатора считывается путем приложения электрического поля . Измеряется количество заряда, необходимое для перевода ячейки памяти в противоположное состояние, и выявляется предыдущее состояние ячейки. Это означает, что операция чтения уничтожает состояние ячейки памяти, и за ней должна следовать соответствующая операция записи, чтобы записать бит обратно. Это делает его похожим на (ныне устаревшую) память с ферритовым сердечником . Требование цикла записи для каждого цикла чтения вместе с высоким, но не бесконечным пределом цикла записи является потенциальной проблемой для некоторых специальных приложений.

Теория

В короткозамкнутом сегнетоэлектрическом конденсаторе со структурой металл-сегнетоэлектрик-металл (МФМ) на границе раздела металл-сегнетоэлектрик формируется зарядовое распределение экранирующих зарядов с целью экранирования электрического смещения сегнетоэлектрика. Из-за этих экранирующих зарядов на сегнетоэлектрическом конденсаторе с экранированием в электродном слое возникает падение напряжения, которое можно получить с помощью подхода Томаса-Ферми следующим образом: ^[1]

$V=E_{f}d+E_{e}\left(2\lambda \right)$

Здесь $d$ толщина пленки, $E_{f}={\frac {V+8\pi P_{s}a}{d+\epsilon _{f}\left(2a\right)}}$ и $E_{e}={\frac {\epsilon _{f}}{\epsilon _{e}}}E_{f}-{\frac {4\pi }{\epsilon _{e}}}P_{s}$ – электрические поля в пленке и электроде на границе раздела, $P_{s}$ – спонтанная поляризация, $a={\frac {\lambda }{\epsilon _{e}}}$ , и $\epsilon _{f}$ & $\epsilon _{e}$ – диэлектрические проницаемости пленки и металлического электрода.

С идеальными электродами, $\lambda =0$ или для толстых пленок, с $d\gg a$ уравнение сводится к:

$V=E_{f}d\Rightarrow E_{f}={\frac {V}{d}}$

См. также

Внешние ссылки

Учебное пособие по FeRAM

Ссылки

^ Даубер; и др. (2003). «Деполяризационные поправки к коэрцитивному полю в тонкопленочных сегнетоэлектриках». J Phys конденсирует материю . 15 (24): 393. дои : 10.1088/0953-8984/15/24/106 . S2CID 250818321 .

[dawber-1] Даубер; и др. (2003). «Деполяризационные поправки к коэрцитивному полю в тонкопленочных сегнетоэлектриках». J Phys конденсирует материю . 15 (24): 393. дои : 10.1088/0953-8984/15/24/106 . S2CID 250818321 .

[1]