纳米器件课题组在铪基铁电薄膜研究方面取得新进展

近期，我院纳米器件课题组在铪基铁电薄膜研究方面取得新进展，相关研究结果“Excellent ferroelectric Hf_0.5Zr_0.5O₂ thin films with ultra-thin Al₂O₃ serving as capping layer”发表在物理领域国际知名期刊Applied Physics Letters（2021，119，172902），硕士研究生刘炳文为论文第一作者，李玉宝教授和张威博士为通讯作者，博士研究生曹亚廷作为共同作者参与了此项工作。

由于具有超薄铁电和与传统CMOS工艺兼容等优点，铁电Hf_0.5Zr_0.5O₂ (HZO)薄膜在低成本、低功耗、高密度集成的非易失性铁电存储领域展现出了巨大应用潜力。在这项工作中，作者通过超薄介电薄膜(Al₂O₃)取代金属覆盖层的方式在10 nm厚的HZO薄膜中成功诱发了铁电性，并研究不同厚度Al₂O₃和不同底电极对HZO铁电性能的影响。结果表明，基于W底电极的Al₂O₃ (1 nm)/HZO/W电容器在±3 MV/cm电场下漏电流最小，2P_r最大可达31.4 µC/cm²，同时具有优异的耐久性能（高达10¹⁰次）。该工作利用超薄Al₂O₃层替代金属覆盖层对于进一步简化铪基铁电存储器件的制备与集成具有重要意义。