Hafniumoxidbaserade ferroelektriska material är lovande kandidater för nästa generations nanoskaliga enheter på grund av deras integration i kiselelektronik.
I en studie publicerad i Science , gjorde forskare från Institute of Microelectronics vid den kinesiska vetenskapsakademin (IMECAS) och Institute of Physics of CAS upptäckten av en stabil romboedrisk ferroelektrisk Hf(Zr)+x O2 som uppvisar ett ultralågt tvångsfält.
Det inneboende höga koercitiva fältet för det fluoritferroelektriska materialet Hf(Zr)O2 enheter leder till den inkompatibla driftspänningen med avancerade teknologinoder och begränsad uthållighet. I detta arbete, en stabil ferroelektrisk r-fas Hf(Zr)1+x O2 material som effektivt minskar omkopplingsbarriären för ferroelektriska dipoler i HfO2 -baserat material upptäcktes.
Sveptransmissionselektronmikroskopi (STEM) verifierade interkaleringen av överskott av Hf(Zr)-atomer inom de ihåliga platserna, vilket bildade en ordnad array. Densitetsfunktionella teoriberäkningar (DFT) gav insikter i den underliggande mekanismen att de interkalerade atomerna stabiliserar den ferroelektriska fasen och minskar dess omkopplingsbarriär.
De ferroelektriska enheterna baserade på r-fasen Hf(Zr)1+x O2 uppvisar ett ultralågt koercitivfält (~0,65 MV/cm), ett högt värde för restpolarisation (Pr) på 22 μC/cm 2 , ett litet mättnadspolarisationsfält (1,25 MV/cm) och hög uthållighet (10 12 cykler).
Verket har applikationer i billiga och långlivade minneschips.
Mer information: Yuan Wang et al, En stabil romboedrisk fas i ferroelektrisk Hf(Zr) 1+ x O 2 kondensator med ultralågt koercitivfält, Science (2023). DOI:10.1126/science.adf6137
Journalinformation: Vetenskap
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
