氧化铪基铁电薄膜相结构调控的研究进展 - 李彦; 郭媛媛; 梁海龙; 张建婷; 王兴刚; 刘书棋; 辛宁 (工程科学学报, 2024)
TB43; 随着微电子技术的发展,氧化铪(HfO2)因具有与Si基半导体工艺相兼容、适宜的相对介电常数、良好的热稳定性和化学稳定性以及较大的禁带宽度等优点,成为当前新型铁电材料的研究焦点.HfO2是一种典型的"相结构决定性能,性能决定应用"的材料,其铁电性能源于薄膜中存在空间点群为Pca21的非中心对称的正交相.因此,实现HfO2薄膜铁电性能稳定与提升的前提是调控HfO2薄膜于亚稳正交相结构.以正交相的调控机理为出发点,综述了 HfO2正交相的稳定因素,并分别从薄膜厚度、掺杂元素、退火工艺、晶粒取向和电极材料等方面进行归纳,例如HfO2材料的正交相含量随薄膜厚度的增加而降低;适宜含量的元素掺杂可以稳定HfO2材料的正交相;高的升温速率,极短的退火时间可抑制单斜相的形成;制备具有特定取向的正交相薄膜以及顶部电极的夹持作用都是保证HfO2材料正交相稳定的重要因素.最后,对HfO2薄膜未来发展做出展望.