Открытие материалов может помочь осознать низкие

17 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Лю Цзя, Китайская академия наук

Сегнетоэлектрики на основе оксида гафния являются многообещающими кандидатами для наноразмерных устройств следующего поколения благодаря их интеграции в кремниевую электронику.

В исследовании, опубликованном в журнале Science, исследователи из Института микроэлектроники Китайской академии наук (IMECAS) и Института физики CAS сделали открытие стабильного ромбоэдрического сегнетоэлектрика Hf(Zr)+xO2, который демонстрирует сверхнизкую коэрцитивную силу. поле.

Собственное высококоэрцитивное поле флюоритовых сегнетоэлектрических устройств Hf(Zr)O2 приводит к несовместимому рабочему напряжению с передовыми технологическими узлами и ограниченному сроку службы. В данной работе был обнаружен стабильный сегнетоэлектрический материал r-фазы Hf(Zr)1+xO2, который эффективно снижает барьер переключения сегнетоэлектрических диполей в материалах на основе HfO2.

Сканирующая трансмиссионная электронная микроскопия (STEM) подтвердила интеркаляцию избыточных атомов Hf(Zr) внутри полых мест, образуя упорядоченный массив. Расчеты по теории функционала плотности (DFT) позволили понять основной механизм, согласно которому интеркалированные атомы стабилизируют сегнетоэлектрическую фазу и уменьшают ее барьер переключения.

Сегнетоэлектрические устройства на основе r-фазы Hf(Zr)1+xO2 обладают сверхнизким коэрцитивным полем (~0,65 МВ/см), высокой величиной остаточной поляризации (Pr) 22 мкКл/см2, малым поляризационным полем насыщения. (1,25 МВ/см) и высокой выносливостью (1012 циклов).

Работа находит применение в недорогих и долговечных микросхемах памяти.

Больше информации: Юань Ван и др. Стабильная ромбоэдрическая фаза в сегнетоэлектрическом конденсаторе Hf(Zr) 1+ x O 2 со сверхнизким коэрцитивным полем, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adf6137.

Информация журнала:Наука

Предоставлено Китайской академией наук