用于调控 HfO2 基铁电体中唤醒效应的缺陷工程
材料科学
2020-09-11 v1
摘要
唤醒效应仍是铪基铁电薄膜商业化中的一个障碍。在这项工作中，我们研究了由臭氧剂量控制的缺陷对原子层沉积 Hf0.5Zr0.5O2 (HZO) 薄膜的场循环行为的影响。通过增加臭氧剂量减少碳污染和氧缺陷，实现了近乎无唤醒的器件。在 30 秒臭氧脉冲时长下生长的样品在原始状态下显示出约 98% 的已唤醒 Pr，而在低于 5 秒臭氧脉冲时间下生长的样品显示出捏缩滞回曲线，经历了大的唤醒效应。该行为归因于在不足 O3 剂量下沉积的薄膜中氧空位和碳浓度的增加，这由 X 射线光电子能谱 (XPS) 证实。X 射线衍射 (XRD) 扫描显示臭氧脉冲时间的增加导致四方相的减少；因此介电常数降低。I-V 测量揭示随着臭氧剂量减少电流密度增加，这可能是由于沉积薄膜中氧空位的产生。最后，我们研究了唤醒效应的动力学，它似乎可以由基于结构相变的 Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogoroff 模型很好地解释。
引用
@article{arxiv.2009.04714,
title = {Defect engineering for control of wake-up effect in HfO2-based ferroelectrics},
author = {Alireza Kashir and Seungyeol Oh and Hyunsang Hwang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.04714},
year = {2020}
}