最新Nature: 具有增強型鐵電性的超薄薄膜

【引言】

超薄鐵電材料在實現低功耗鈣鈦礦邏輯器件以及非揮發性存儲器方面具有相當的前景。然而，一般來說材料的鐵電性能會隨著鐵電材料的不斷變薄而減弱。盡管這一鐵電尺寸效應在鈣鈦礦氧化物中已經被深入研究，鈣鈦礦的擴大化生產和對現代半導體工業的適應性問題均不利于其進一步發展。

【成果簡介】

美國加州大學伯克利分校的Sayeef Salahuddin以及Suraj S. Cheema（共同通訊作者）等人發文報道研究了摻雜型超薄二氧化鉿中的鐵電性。這一材料通過在硅上實現原子層沉積生長而來，是一種具有螢石結構的氧化物。研究人員發現并證明了隨著材料厚度減小到1個納米，自發、可轉換的極化現象能夠持續出現。這一結果表明，與鈣鈦礦鐵電體不同，具有鐵電性的二氧化鉿不僅沒有鐵電臨界厚度的存在，還能通過減小薄膜厚度來增強極性畸變（polar distortions）。研究認為，這一在超薄層狀物中增強鐵電性的方法為設計極化驅動存儲器和鐵電晶體管提供了新的思路。2020年04月22日，相關成果以題為“Enhanced ferroelectricity in ultrathin films grown directly on silicon”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 螢石結構鐵電體中的尺寸效應

圖2 摻雜型二氧化鉿中的電極化轉換

圖3 摻雜型二氧化鉿中出現反尺寸效應

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文獻鏈接：Enhanced ferroelectricity in ultrathin films grown directly on silicon（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2208-x）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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