不(bù)同於(yú)鐵電材料(liào)在(zài)極化翻轉過程中(zhōng)產(chǎn)生的瞬(shùn)態(tài)電流，鐵電極(jí)化調製鐵電(diàn)材料(liào)內部電(diàn)阻在 2009 年(nián)以(yǐ)前鮮有(yǒu)報道，尚未有(yǒu)成(chéng)熟(shú)的理論(lùn)。傳統意義上(shàng)，當鐵電材料的(dí)電(diàn)阻(zǔ)值在絕(jué)緣(yuán)體(tǐ)範(fàn)圍，鐵(tiě)電極化能夠(gòu)被(bèi)翻(fān)轉(zhuǎn)，同時(shí)伴隨(suí)較(jiào)大的(dí)瞬態(tài)極(jí)化電(diàn)流(liú)，但是穿過鐵(tiě)電材料自身(shēn)的(dí)穩(wěn)態(tài)電流(比如(rú)漏電流) 非常(cháng)微弱(ruò)，此時無(wú)需(xū)考(kǎo)慮鐵電極化與(yǔ)鐵電材料自身(shēn)穩(wěn)態電流的(dí)耦(ǒu)合(hé)關係。當鐵電(diàn)材(cái)料(liào)的電阻(zǔ)值較(jiào)小時，鐵電(diàn)極(jí)化(huà)難以(yǐ)翻轉，即(jí)難以觀(guān)測到鐵電極化翻(fān)轉(zhuǎn)與(yǔ)鐵(tiě)電材(cái)料自(zì)身穩態電流的耦合現(xiàn)象(xiàng)。2000 年(nián)前後(hòu) Julian 等人提出(chū)，如果鐵電薄膜(mó)尺度在(zài) 5 nm 以下(xià)，電子(zǐ)可(kě)以(yǐ)在小(xiǎo)於鐵(tiě)電(diàn)矯(jiǎo)頑(wán)場(cháng)的電(diàn)場(cháng)作用(yòng)下(xià)隧穿(chuān)鐵(tiě)電(diàn)薄膜，樣(yàng)品(pǐn)的電阻(zǔ)值(zhí)較小(xiǎo)，鐵電(diàn)薄膜的極(jí)化(huà)翻轉(zhuǎn)將影響電子隧穿勢能(néng)和(hé)隧(suì)穿(chuān)電(diàn)流。理(lǐ)論(lùn)上(shàng)，電(diàn)子(zǐ)隧穿幾(jī)率隨鐵電薄膜厚度(dù)的(dí)增加而指數(shù)降(jiàng)低，所(suǒ)以隧穿(chuān)理論無(wú)法獨(dú)立解釋鐵(tiě)電極化(huà)如(rú)何調(tiáo)控(kòng) 10 nm 以(yǐ)上(shàng)厚(hòu)度(dù)鐵(tiě)電樣(yàng)品(pǐn)的穩態電流。2009 年(nián)以來，鐵電(diàn)極(jí)化(huà)調控鐵(tiě)電材料自身(shēn)電阻有重(zhòng)大突破，揭開(kāi)了這一領域快速發展的(dí)序(xù)幕(mù)。美國 Rut- gers University 大(dà)學的(dí) Choi 製備了 70 μm，單一鐵電(diàn)疇(chóu)，具有半(bàn)導(dǎo)體特征(zhēng)的(dí) BiFeO3 單晶，他們(mén)發現電(diàn)流 － 電場曲綫具有單向(xiàng)電流特征(zhēng)，樣品(pǐn)在(zài)光(guāng)輻射條(tiáo)件(jiàn)下產生光(guāng)伏電(diàn)流(liú)，並且(qiě)極(jí)化翻(fān)轉可(kě)以調控單向電流(liú)和光(guāng)伏(fú)效應(yīng)(圖 6)。法國 CNRS 實驗(yàn)室的(dí) Garcia 等發(fā)現(xiàn)，納米級厚(hòu)度(dù)的(dí) BaTiO3 外延薄膜具有良好的鐵(tiě)電(diàn)性(xìng)，電(diàn)子能(néng)夠量子隧(suì)穿鐵電(diàn)薄膜，而(ér)且鐵(tiě)電薄(báo)膜(mó)的(dí)極(jí)化翻轉(zhuǎn)引起隧穿勢壘的(dí)變化，從(cóng)而(ér)導(dǎo)致鐵電薄(báo)膜極化翻轉(zhuǎn)前後(hòu)穿過鐵電(diàn)薄(báo)膜(mó)的(dí)隧穿電流劇(jù)烈變化，比(bǐ)如，在(zài) 3 nm 的(dí) BaTiO3鐵電薄膜中，鐵(tiě)電極化(huà)翻(fān)轉可以(yǐ)導致(zhì)薄膜(mó)的電阻(zǔ)變化(huà)750 倍(圖 7)。進(jìn)一步(bù)的研究(jiū)發現在 2 nm-Fe /1 nm- BaTiO3 /30 nm-La0. 67 Sr0. 33MnO3 的“三明(míng)治”隧(suì)道(dào)磁(cí)電阻結(jié)構中(zhōng)，隧穿電(diàn)流(liú)同時(shí)受到磁(cí)矩和(hé)鐵(tiě)電(diàn)極(jí)化翻(fān)轉(zhuǎn)的雙(shuāng)重調控(圖(tú) 8)。美國(guó) Oak Ridge 實(shí)驗(yàn)室(shì) Peter 等發(fā)現，在 30 ～ 50 nm Pb ( Zr0. 2 Ti0. 8 ) O3，100 ～ 120 nm 的(dí) (Bi0. 875Ca0. 125 )FeO3薄膜(mó)中(zhōng)，鐵電極(jí)化翻轉(zhuǎn)導致(zhì)樣(yàng)品的阻值變(biàn)化高達 500 倍(bèi)，電(diàn)流(liú) － 電場(cháng)曲(qū)綫(xiàn)具有(yǒu)記憶(yì)功(gōng)能(néng)和單向(xiàng)電(diàn)流(liú)特征。加州(zhōu)伯克利(lì)的 Ramesh 等人發(fā)現 Bi1 － x CaxFeO3 外延(yán)薄膜(mó)中氧空位是(shì) N 型(xíng)摻(chān)雜，Ca 是 P 型摻雜(zá)，Bi0. 875Ca0. 125FeO3 外延薄膜中(zhōng)可(kě)以(yǐ)同(tóng)時(shí)存在 N 型，P型(xíng)和 P-N 結，鐵電極(jí)化過(guò)程中(zhōng)容易引起(qǐ)氧(yǎng)空位遷徙，從而(ér)調(tiáo)控 P-N 結和其電流特征。不同(tóng)於(yú)鐵電場(cháng)效(xiào)應(yīng)管(通(tōng)過鐵電(diàn)極化翻(fān)轉引起(qǐ) Si 溝(gōu)道內(nèi)的載(zǎi)流子(zǐ)濃度和(hé)電阻變(biàn)化(huà))，鐵電極化(huà)翻轉改變其自身(shēn)的穩(wěn)態電(diàn)流和(hé)電(diàn)阻(zǔ)，目前尚不清(qīng)楚(chǔ)鐵電(diàn)極化翻(fān)轉(zhuǎn)如何調製材料自身(shēn)的能帶(dài)帶隙，隧穿勢壘，載(zǎi)流(liú)子(zǐ)，耗盡(jìn)層等(děng)。先(xiān)前的(dí)理(lǐ)論，無(wú)法解(jiě)釋上述(shù)論文報道的復(fù)雜(zá)多變的實驗現(xiàn)象，相關作(zuò)者也(yě)隻(zhī)是(shì)羅(luó)列(liè)了幾(jī)種可(kě)能(néng)的(dí)解釋(shì)。

雖然上述半導體(tǐ)二(èr)極管調(tiáo)製，光伏電流調製，電致(zhì)電阻調(tiáo)製，隧道(dào)磁(cí)電(diàn)阻調製等現(xiàn)象復雜(zá)多(duō)變，牽涉(shè)多種(zhǒng)材料和(hé)異(yì)質結，但(dàn)都是通(tōng)過鐵電(diàn)極化(huà)翻(fān)轉調控穿過鐵電層(céng)自身的電子(zǐ)穩態(tài)輸運(yùn)過程(chéng)，因(yīn)此(cǐ)都屬於(yú)“鐵電極(jí)化(huà)—電子穩態(tài)輸運”耦(ǒu)合範(fàn)疇(chóu)。

通過鐵電(diàn)極化(huà)調(tiáo)控(kòng)電阻和磁電阻(zǔ)等(děng)電(diàn)子的(dí)輸運(yùn)過(guò)程涉及(jí)多個(gè)領(lǐng)域: 納(nà)米(mǐ)級鐵(tiě)電薄(báo)膜(mó)中(zhōng)電子(zǐ)的(dí)量(liáng)子(zǐ)隧穿; 鐵電極化調控(kòng)類(lèi)二(èr)極管的單向電流(liú); 鐵電(diàn)極化調(tiáo)製光伏效應甚(shèn)至非(fēi)綫性(xìng)光學(xué)係(xì)數(shù); 鐵(tiě)電極化誘(yòu)導半導體耗(hào)盡(jìn)層等。上述這些(xiē)復雜的實驗現象，可(kě)以總結為(wéi)“鐵電極化—電(diàn)子(zǐ)穩態(tài)輸運(yùn)”耦合(hé)效(xiào)應。這(zhè)類現象比(bǐ)較(jiào)復雜(zá)，也尚未有(yǒu)豐(fēng)富(fù)的(dí)實驗數據可(kě)供參考，因(yīn)此(cǐ)當前的認識還比較(jiào)模糊(hū)。總之，進一(yī)步探(tàn)索(suǒ)新(xīn)材料，新體係(xì)和(hé)深(shēn)化(huà)相關(guān)物理機製(zhì)的(dí)研究(jiū)，將有(yǒu)助於人們把對(duì)“鐵電(diàn)極化—電子(zǐ)穩(wěn)態輸(shū)運(yùn)”耦(ǒu)合(hé)的理解推進(jìn)到(dào)深廣的層次。