最新Nature: 具有增强型铁电性的超薄薄膜

【引言】

超薄铁电材料在实现低功耗钙钛矿逻辑器件以及非挥发性存储器方面具有相当的前景。然而，一般来说材料的铁电性能会随着铁电材料的不断变薄而减弱。尽管这一铁电尺寸效应在钙钛矿氧化物中已经被深入研究，钙钛矿的扩大化生产和对现代半导体工业的适应性问题均不利于其进一步发展。

【成果简介】

美国加州大学伯克利分校的Sayeef Salahuddin以及Suraj S. Cheema（共同通讯作者）等人发文报道研究了掺杂型超薄二氧化铪中的铁电性。这一材料通过在硅上实现原子层沉积生长而来，是一种具有萤石结构的氧化物。研究人员发现并证明了随着材料厚度减小到1个纳米，自发、可转换的极化现象能够持续出现。这一结果表明，与钙钛矿铁电体不同，具有铁电性的二氧化铪不仅没有铁电临界厚度的存在，还能通过减小薄膜厚度来增强极性畸变（polar distortions）。研究认为，这一在超薄层状物中增强铁电性的方法为设计极化驱动存储器和铁电晶体管提供了新的思路。2020年04月22日，相关成果以题为“Enhanced ferroelectricity in ultrathin films grown directly on silicon”的文章在线发表在Nature上。

【图文导读】

图1 萤石结构铁电体中的尺寸效应

图2 掺杂型二氧化铪中的电极化转换

图3 掺杂型二氧化铪中出现反尺寸效应

文献链接：Enhanced ferroelectricity in ultrathin films grown directly on silicon（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2208-x）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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