接口工程使用多个La-Doped HfO2 长轴子纳米层来改善Hf0.5 Zr0.5 O2 膜的铁电特性
Mehrdad Ghiasabadi Farahani1, Tingfeng Song2,3, César Magén4,5
1Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), Campus UAB, Bellaterra 08193, Spain.
将La:HfO2子纳米层融入Hf0.5Zr0.5O2膜中,可以创建稳定的铁电多层异构结构. 这些先进的材料不表现出唤醒或疲劳,保持极化,可靠的高性能铁电器件.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 基于哈夫尼亚的铁电多层系统为高性能设备提供了潜力.
- 电气循环的不稳定性和疲劳是阻碍这些材料商业化的重大挑战.
研究的目的:
- 为了研究将La:HfO2子纳米层纳入Hf0.5Zr0.5O2膜的影响.
- 与单层薄膜相比,评估由此产生的多层异构结构的铁电特性和循环稳定性.
主要方法:
- 用嵌入的La:HfO2子纳米层制造表层Hf0.5Zr0.5O2膜.
- 在多层和单层结构之间对铁电特性进行比较分析,包括强制场,极化保留和响应时间.
- 对长达105循环的循环稳定性进行评估,重点关注唤醒和疲劳效应.
主要成果:
- 多层异构结构在10个5周期内没有表现出唤醒或疲劳现象.
- 在多层中观察到强制场的显著减少 (≈25%) 和较低的泄漏电流.
- 随着时间的推移,极化保持,响应时间快 (<100 ns),还注意到介电电容和电阻切换.
结论:
- 将La:HfO2子纳米层纳入Hf0.5Zr0.5O2显著提高了铁电设备的稳定性和耐久性.
- 柱状微观结构,减少强制场和低泄漏率有助于在不影响极化的情况下提高性能.
- 多层架构为开发下一代铁电器件提供了可行的策略,层间组合对于优化性能至关重要.
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