圍繞這一目標，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心功能材料與器件研究部研究員胡衛進、博士研究生黃彪宏、研究員張志東等，提出了利用金屬/鐵電界面肖特基勢壘調控鐵電自極化的新機制，實現了SrRuO₃/(Sm,Bi)FeO₃/Pt鐵電二極管開關比等阻變性能的顯著提升。研究發現，稀土Sm摻雜可有效調控鐵酸鉍薄膜氧空位濃度和分布，從而改變SrRuO₃/BIFeO₃界面肖特基勢壘和退極化場強度。兩者相互競爭導致鐵電自極化從鐵電單疇向多疇演變，疇尺寸顯著變小至幾十納米。伴隨鐵電疇結構的轉變，對應鐵電二極管的阻變行為從單向阻變演變成雙向阻變，可通過自極化有效調控其阻變對稱性。具有鐵電自極化單疇的鐵酸鉍鐵電二極管擁有高達10⁶的巨大開關比，比傳統器件高出2個量級。該巨大開關比可以歸結為鐵電自極化、鐵電極化翻轉及其誘導的氧空位的遷移等對鐵電二極管器件能帶結構的綜合調控。此外，該類器件電阻態的轉換符合鐵電極化翻轉的Merz定律。隨Sm摻雜濃度提高，鐵電二極管阻變轉換的激活能從0.28GV/m降至0.12GV/m；阻變翻轉速度從30ns降低至設備極限6.25ns，并展現出亞納秒的寫入潛力。該類器件具有極低寫入功耗，每存儲單元寫入功耗僅為5.3飛焦，可以和先進的阻變存儲、磁隨機存儲、相變存儲器件等媲美。

上述成果是繼該團隊在鐵電二極管中發現多級電流跳躍現象之后，利用鐵電疇調控鐵電存儲器件性能的又一突破。6月27日，相關研究成果以Schottky Barrier Control of Self-Polarization for a Colossal Ferroelectric Resistive Switching為題，發表在《美國化學學會納米》(ACS Nano) 上。研究工作得到國家自然科學基金重點項目和面上項目、國家重點研發計劃、沈陽材料科學國家研究中心以及上海同步輻射光源的支持。?