双价合金 Al$_{1-x}$Hf$_{x}$N 材料的铁电性

通过反应性磁枪溅射合成了铝铈氮化物（Al$_{1-x}$Hf$_{x}$N）薄膜，氧化铈含量达到 $x$ = 0.13。X 射线衍射显示所有薄膜均呈单轴取向的 wurtzite 相。硬 X 射线光电子能谱证明了薄膜中 Al:Hf 的均匀分布，并确认了其绝缘特性。一系列互补测试显示，多个样品中均无歧义地观察到极化反转，从而证明了其铁电性。电流-电场滞回测量显示明显的铁电开关电流峰，利用双束激光干涉仪测得的测量电压系数 d$_{33,f,meas}$ 显示符号反转且幅值相似，各向异性湿法蚀刻确认了场诱导的极化反转。该研究表明，使用四价（而不仅仅是三价）合金元素可在 AlN 基薄膜中实现铁电性，突显了 wurtzite 结构铁电性的组分灵活性，大大拓展了可用于未来器件的化学组成范围。