铁电薄膜,是指具有铁电性且厚度在数十纳米至数微米的薄膜材料。铁电薄膜是一种介质薄膜,是重要的功能性薄膜材料,具有铁电效应、压电效应、电光效应、声光效应、热释电效应、非线性光学效应等特性,可利用其中的一种特性或几种特性来制造不同功能的元器件,广泛应用在微电子、光电子等领域。
铁电薄膜可以采用旋涂法、LB膜技术、溶胶凝胶法、磁控溅射法、分子束外延法、气相沉积法、脉冲激光沉积法等工艺进行制备。铁电薄膜主要包括无机铁电薄膜、有机铁电薄膜两大类,材料有钙钛矿、铌酸锂、磷酸二氢钾、酒石酸钾钠、聚偏氟乙烯及其共聚物等。相比较来看,有机铁电薄膜除了具有良好的铁电、压电、热释电等性能外,还有具有柔性好、韧性高、易加工的优点,更受市场关注。
根据新思界产业研究中心发布的
《2021-2025年铁电薄膜行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,铁电薄膜可以广泛应用在换能器、传感器、非易失性存储器等方面。以聚偏氟乙烯(PVDF)为材料制造而成的有机铁电薄膜场效应晶体管存储器,具有物理化学性质稳定、结构简单、存储性好、开关比高、可重复读取、成本较低等优点,应用研究不断深入,特别是高温存储器拥有良好前途。
在全球市场中,铁电存储器技术研究较为先进的企业主要是日本的富士通、罗姆,美国的德州仪器、赛普拉斯等。与日本、美国相比,我国铁电薄膜技术研究落后,现阶段相关研究主要集中在理论研究方面,应用研究极少,产业化发展缓慢,特别是铁电存储器产业仍为空白。
从理论研究方面来看,2017年,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室科学家在超薄铁电薄膜中发现强极化的可持续性现象,当PbTiO3薄膜厚度大于等于10nm时,极化强度可达到100μC cm-2,对发展超薄纳米铁电器件具有重要意义。2018年,西安交通大学团队在铁电储能薄膜电容器领域取得重要进展,利用射频磁控溅射技术生长出了具有高能量存储密度的BaZr0.15Ti0.85O3//BaZr0.35Ti0.65O3多层膜。
新思界
行业分析人士表示,理论上来看,铁电薄膜具有广阔市场前景,特别是在非易失性存储器方面潜力巨大。但我国铁电薄膜行业发展缓慢,技术研究以理论研究为主,应用研究极少,研究成果难以产业化转化。由此来看,在较长一段时间内,我国铁电薄膜行业将继续缓慢的发展态势。