新一代的存储器需要弥补上一代的不足，需要具备写入速度快、耗能少、电压低和存储信息量大的特点。目前已经发现了几种新一代的存储器如：铁电随机存储器（FRAM）、磁阻随机存储器（MRAM）、相变随机存储器（PRAM）、阻变随机存储器（RRAM）[2]。这些新型的存储器因其优点越来越受到人们的关注，研究人员也不断的继续探索它们的制备方法。

挥发性半导体存储器 非挥发性存储器

RAM ROM NVRAM

DRAMSRAM   Mask ROM

  PROM

  EPROM

  EEPROM

  Flash    FRAM

半导体存储器分类

1.2非易失性存储器的介绍

1.2.1 闪存存储器（Flash Memory）

闪存存储器（Flash Memory）是一种长寿命的数据存储器，数据的删除是以固定的区域为单元的，一个单元的大小一般是256kb-20MB之间，最早被Bell实验室所提出[1]。其存储结构示意图如1.2.1（a）所示，主要结构有：隧道氧化层、控制栅极（Control gate）、多晶浮栅（Floating gate）、源极/漏极区和栅间绝缘层等。闪存是利用浮栅中电荷的移动来实现数据的存储的，其存储原理如图1.2.1（b）所示。闪存存储器就像起名字一样，在写入前要进行数据的初始化。具体来说就是把所有浮栅中的电子全部导出来，将所有数据归“1”。写入时只有数据为“0”时才可写入。写入“0”时，控制栅电极上加入电压使导电沟道中隧穿的电子进入多晶浮栅，增大了单元的阈值电压。读取数据时，在栅电极上施加恒定的电压，通过源极/漏极区的电流大小来决定存储的数据，即电流大的为“1”，反之为“0”[2]。

（a）结构示意图                      （b）数据存储原理图

 闪存存储器原理图

1.2.2 铁电随机存储器（FRAM）

铁电随机存储器的构造和工作原理早在1921年由Bell实验室所提出[3]。它是一种断电后不会导致数据丢失的非易性存储器，有写入/读取速度快、密度高、功耗小和抗辐射能力强等特点，将会成为主流存储器技术之一。因其具有良好的运用前景，世界上大多数公司都在这方面投入了大量的人力和物力。铁电随机存储器的存储原理是通过外加电场下铁电材料发生极化和极化方向发生变化来达到数据的存储。

以ABO型钙钛矿铁电材料为例，它属于典型的四方晶体结构，如图1.2.2所示[4]。其中B4+占据体心，坐落于面心，而A2+占据顶角。当温度在居里温度以下时，由于发生畸变，中心位置的B4+相对其他原子产生上下移动从而引起极化，产生净偶极矩。同时，在外加电场的影响下，晶胞里的某种离子也会发生极化现象，且去除电场后，极化仍然存在。从原子水平方向来看，B4+相对其他离子发生了极轴正、负方向的偏移，对应的两种状态可以用二进制的“1”和“0”表示。文献综述

由于铁电存储器存储数据的原理不依靠外加的电场，而且数据不会丢失，与外界电磁场没有任何关系，所以铁电存储器不会受到外界的辐射和磁场的影响。通过研究表明，铁电存储器具有低功耗、高速度和高密度等优点，但容易疲劳等问题限制了其快速发展。总之，铁电存储器为我们提供了一种存储器的新选择，它解决的最大访问次数限制的问题，成了嵌入式和通用存储器。

 铁电薄膜电滞回线及存储机理图