1 引言
随着科学技术的进步和薄膜制造水平的发展，信息科学技术的重要组成成分即信息存储得到了空前的发展，半导体技术的发展使得器件尺寸不断缩小,传统的闪存存储器面临巨大挑战,因此寻找新一代高密度、非挥发性的存储技术迫在眉睫。目前，研究者们更多的把关注的重点放在新型非易失存储器上，例如铁电存储器、磁存储器、相变存储器和阻变存储器，这些存储器中，阻变存储器具有结构简单、存储单元小、转换速度快等优点,成为下一代存储器的有力竞争者[1]。以钙钛矿结构氧化物为阻变层的传统阻变存储器表现出优良的阻变性质，同时其性能急需进一步研究改善，以适应先进技术发展对电子信息材料所提出的更高性能指标要求[2]。
2 钙钛矿型氧化物
当前压电、超导、磁电阻、催化、离子导体等多种功能材料中，具有钙钛矿结构的材料占有重大比例，因此钙钛矿结构是材料科学研究的热点之一。钙钛矿型氧化物先是指CaTiO3，后来指与CaTiO3具有相同结构的并且可以含其他多种元素的一系列化合物的总称，其结构和组成可用ABO3来表示。
2.1 钙钛矿型氧化物的铁电性
ABO3型结构是八面体立方结构，B位元素处于氧八面体中，并且，金属正离子在钙钛矿结构中几乎不受数量的限制进行复合、还原、再氧化产生非化学计量，及通过控制有序氧空位的数量可实现高氧离子可动性或改变其电磁性能。当钙钛矿结构在降温过程中会发生畸变，对称性下降，此时钙钛矿结构中正负电荷重心不重合，即晶胞中产生偶极矩，产生自发极化。自发极化的方向可以随外加电场的方向改变而改变，从而使这种晶体具有铁电性，即为铁电晶体，钙钛矿型铁电体是为数最多的一类铁电体。如图2.2即为钙钛矿降温中的畸变产生的对称性下降，故而产生自发极化。左图为轴向发生畸变，变为四方晶系；右图为两轴向都发生畸变，为正交晶系。
图2.2 立方钙钛矿降温过程后晶胞结构畸变示意图
当外电场作用时，沿电场方向极化畴长大，逆电场方向的畴消失，其他分布方向的电畴转到电场方向，极化强度随外电场的增加而增加，一直到整个结晶体成为一个单一的极化畴为止。如再继续增加电场只有电子与离子的极化效应，和一般电解质相同，这就是钙钛矿型氧化物的铁电性，如图2.3为铁电体的电滞回线。根据其具有铁电性的特点，国内外很多科研人员都对钙钛矿型氧化物的铁电性能进行了深入的探究。
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