Al掺杂Hf_0.5Zr_0.5O₂薄膜的相结构及性能调控

摘要

通过原子层沉积技术制备不同摩尔分数（0～0.082 2）Al掺杂的Hf_0.5Zr_0.5O₂薄膜（Al:HZO）,并系统研究其晶体结构和电学性能.研究结果表明，掺杂Al对HZO薄膜的物相结构和电学性质有显著影响，能有效抑制HZO薄膜单斜相的形成.当掺杂Al的摩尔分数较低时，Al:HZO薄膜的晶体结构从铁电正交相向反铁电四方相转变，表现出反铁电性，同时伴随着介电常数的增加.随着掺杂Al摩尔分数增加，薄膜的晶体结构由四方相向非晶态转变，表现出顺电性，介电常数减小.此外，当掺杂Al的摩尔分数为0.018 9时，Al:HZO薄膜的漏电流降低约两个数量级，并实现高的击穿电场强度和低的矫顽场强度，有助于提升HZO薄膜的可靠性.

关键词

Al掺杂Hf_0.5Zr_0.5O₂薄膜 / 铁电性 / 反铁电性 / 矫顽场 / 漏电流

基金资助

海南省自然科学基金资助项目(523QN257); 山东省自然科学基金资助项目(ZR2023QA047); 河南省自然科学基金青年资助项目(242300421713); 河南省高等学校重点资助项目(24A510007); 河南省重点研发与推广专项科技攻关项目(232102210182)