Materialeopdagelse kan hjælpe med at realisere billige hukommelseschips med lang levetid

Hafniumoxid-baserede ferroelektriske materialer er lovende kandidater til næste generations nanoskalaenheder på grund af deres integration i siliciumelektronik.

I en undersøgelse offentliggjort i Science , gjorde forskere fra Institute of Microelectronics ved det kinesiske videnskabsakademi (IMECAS) og Institute of Physics of CAS opdagelsen af ​​en stabil rhomboedral ferroelektrisk Hf(Zr)_+x O₂ som udviser et ultralavt tvangsfelt.

Det iboende høje tvangsfelt af fluorit ferroelektriske Hf(Zr)O₂ enheder fører til den inkompatible driftsspænding med avancerede teknologiknuder og begrænset udholdenhed. I dette arbejde er en stabil ferroelektrisk r-fase Hf(Zr)_1+x O₂ materiale, som effektivt reducerer switchbarrieren for ferroelektriske dipoler i HfO₂ -baserede materialer blev opdaget.

Scanningstransmissionselektronmikroskopi (STEM) bekræftede interkalationen af ​​overskydende Hf(Zr)-atomer inden for de hule steder, hvilket dannede et ordnet array. Density functional theory calculations (DFT) gav indsigt i den underliggende mekanisme, at de interkalerede atomer stabiliserer den ferroelektriske fase og reducerer dens switchbarriere.

De ferroelektriske enheder baseret på r-fasen Hf(Zr)_1+x O₂ udviser et ultralavt tvangsfelt (~0,65 MV/cm), en høj restpolarisationsværdi (Pr) på 22 μC/cm ² , et lille mætningspolarisationsfelt (1,25 MV/cm) og høj udholdenhed (10 ¹² cyklusser).

Værket har applikationer i hukommelseschips med lav pris og lang levetid.

Flere oplysninger: Yuan Wang et al., En stabil rhomboedral fase i ferroelektrisk Hf(Zr) 1+ x O 2-kondensator med ultralavt tvangsfelt, Science (2023). DOI:10.1126/science.adf6137

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af Chinese Academy of Sciences