El descubrimiento de materiales puede ayudar a lograr bajas

17 de agosto de 2023

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por Liu Jia, Academia China de Ciencias

Los materiales ferroeléctricos a base de óxido de hafnio son candidatos prometedores para dispositivos a nanoescala de próxima generación debido a su integración en la electrónica de silicio.

En un estudio publicado en Science, investigadores del Instituto de Microelectrónica de la Academia China de Ciencias (IMECAS) y el Instituto de Física de CAS descubrieron un ferroeléctrico romboédrico estable Hf(Zr)+xO2 que exhibe una coercitiva ultrabaja. campo.

El alto campo coercitivo intrínseco de los dispositivos ferroeléctricos de fluorita Hf(Zr)O2 conduce a un voltaje de funcionamiento incompatible con nodos de tecnología avanzada y una resistencia limitada. En este trabajo, se descubrió un material ferroeléctrico estable de fase r Hf(Zr)1+xO2 que reduce eficazmente la barrera de conmutación de los dipolos ferroeléctricos en materiales a base de HfO2.

La microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM) verificó la intercalación del exceso de átomos de Hf(Zr) dentro de los sitios huecos, formando una matriz ordenada. Los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) proporcionaron información sobre el mecanismo subyacente por el cual los átomos intercalados estabilizan la fase ferroeléctrica y reducen su barrera de conmutación.

Los dispositivos ferroeléctricos basados ​​en la fase r Hf(Zr)1+xO2 exhiben un campo coercitivo ultrabajo (~0,65 MV/cm), un alto valor de polarización remanente (Pr) de 22 μC/cm2, un pequeño campo de polarización de saturación (1,25 MV/cm) y alta resistencia (1012 ciclos).

El trabajo tiene aplicaciones en chips de memoria de bajo costo y larga duración.

Más información: Yuan Wang et al, Una fase romboédrica estable en un condensador ferroeléctrico Hf(Zr) 1+ x O 2 con campo coercitivo ultrabajo, Science (2023). DOI: 10.1126/ciencia.adf6137

Información de la revista:Ciencia

Proporcionado por la Academia China de Ciencias