利用干涉型压电力显微镜探究掺杂氧化铪中的纳米尺度铁电性
应用物理
2020-04-29 v2 材料科学
摘要
氧化铪(HfO2)基铁电材料因与传统硅CMOS技术兼容、高可翻转极化、良好耐久性及厚度可扩展性，为存储与逻辑器件带来了显著前景。这些因素导致近年来此类材料研究急剧增长。与此同时，关于纳米尺度铁电性质直接传感的报道寥寥，且关于此类材料中铁电性涌现的诸多问题悬而未决。尽管压电力显微镜(PFM)非常适合在纳米尺度探测压电与铁电性，但其已知存在伪影，使结果的定量解释复杂化，甚至可能导致在非铁电材料中宣称铁电性。本文中，我们探索使用基于干涉位移传感(IDS)的改进PFM方法来研究裸硅掺杂HfO2中的纳米尺度铁电性。我们的结果表明不同HfO2晶粒的局域剩余态存在明显差异，所报道的压电耦合值在0.6-1.5 pm/V范围内。此外，我们报道了异常的铁电极化翻转，包括可能来自电致伸缩与Vegard效应的贡献，这可能表明氧空位或界面效应影响了HfO2中纳米尺度铁电性的涌现。
引用
@article{arxiv.2004.12903,
title = {Exploring Nanoscale Ferroelectricity in Doped Hafnium Oxide by Interferometric Piezoresponse Force Microscopy},
author = {Liam Collins and Umberto Celano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.12903},
year = {2020}
}