铁电-HfO2/氧化物界面、氧分布效应及其对器件性能的影响
材料科学
2022-01-05 v3
摘要
对 HfO2 铁电性的原子尺度理解，有助于解决开发可靠且高性能的基于铁电 HfO2（fe-HfO2）器件中的诸多挑战。尽管已从多角度研究，一个真实器件相关且明显值得更多关注的因素在很大程度上被以往研究忽视，即 fe-HfO2/介电界面。在此，我们研究了亚 3 nm 区域内超薄 fe-HfO2 与氧化物介电质形成的若干典型界面的电子结构。我们发现界面形成在 fe-HfO2 中引入了强退极化场，这对铁电极化有害，但若加以调控用于隧穿器件则可成为优点，如近期所演示。由非对称氧分布诱导的极性，无论是否与铁电极化交织，也作为真实器件中相关的界面效应被研究。尽管从某些方面被认为有害，例如引入内建场（独立于铁电极化）并加剧退极化（与铁电极化交织），但它可被其他效应部分抵消，例如退火（外禀）和极性诱导缺陷形成（内禀）。本工作提供了对铁电-HfO2/介电界面的见解，以及对器件发展的一些有用启示。
引用
@article{arxiv.2109.06698,
title = {Ferroelectric-HfO2/Oxide Interfaces, Oxygen Distribution Effect and Implications for Device Performance},
author = {Shihui Zhao and Bowen Li and Yuzheng Guo and Huanglong Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.06698},
year = {2022}
}