Role of Oxygen Source on Buried Interfaces in Atomic-Layer-Deposited Ferroelectric Hafnia–Zirconia Thin Films

材料科学 铁电性 锡 哈夫尼亚 原子层沉积 薄膜 电介质 分析化学(期刊) 极化(电化学) 氧气 化学工程 光电子学 立方氧化锆 纳米技术 复合材料 陶瓷 冶金 化学 物理化学 有机化学 工程类 色谱法
作者
H. Alex Hsain,Young H. Lee,Suzanne Lancaster,Monica Materano,Ruben Alcala,Bohan Xu,Thomas Mikolajick,Uwe Paul Schroeder,Gregory N. Parsons,Jacob L. Jones
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (37): 42232-42244 被引量:43
标识
DOI:10.1021/acsami.2c11073
摘要

Hafnia–zirconia (HfO 2 –ZrO 2 ) solid solution thin films have emerged as viable candidates for electronic applications due to their compatibility with Si technology and demonstrated ferroelectricity at the nanoscale. The oxygen source in atomic layer deposition (ALD) plays a crucial role in determining the impurity concentration and phase composition of HfO 2 –ZrO 2 within metal–ferroelectric–metal devices, notably at the Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 /TiN interface. The interface characteristics of HZO/TiN are fabricated via sequential no-atmosphere processing (SNAP) with either H 2 O or O 2 -plasma to study the influence of oxygen source on buried interfaces. Time-of-flight secondary ion mass spectrometry reveals that HZO films grown via O 2 -plasma promote the development of an interfacial TiO x layer at the bottom HZO/TiN interface. The presence of the TiO x layer leads to the development of 111-fiber texture in HZO as confirmed by two-dimensional X-ray diffraction (2D-XRD). Structural and chemical differences between HZO films grown via H 2 O or O 2 -plasma were found to strongly affect electrical characteristics such as permittivity, leakage current density, endurance, and switching kinetics. While HZO films grown via H 2 O yielded a higher remanent polarization value of 25 μC/cm 2, HZO films grown via O 2 -plasma exhibited a comparable P r of 21 μC/cm 2 polarization and enhanced field cycling endurance limit by almost 2 orders of magnitude. Our study illustrates how oxygen sources (O 2 -plasma or H 2 O) in ALD can be a viable way to engineer the interface and properties in HZO thin films.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
2秒前
3秒前
泽ze发布了新的文献求助10
3秒前
可可西完成签到,获得积分10
3秒前
别摆烂了完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
LIU完成签到 ,获得积分10
4秒前
一切都会好起来的完成签到,获得积分10
4秒前
G_G完成签到,获得积分10
5秒前
阿哲发布了新的文献求助10
5秒前
一个名字吧啦完成签到,获得积分20
6秒前
Gin完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
8秒前
G_G发布了新的文献求助10
8秒前
zk完成签到 ,获得积分10
8秒前
zpphlw完成签到,获得积分10
8秒前
Marita发布了新的文献求助10
8秒前
周周的应助被江伊采纳,获得10
8秒前
8秒前
科研通AI6.4的应助被111采纳,获得10
8秒前
9秒前
fsfs完成签到,获得积分10
9秒前
zhang发布了新的文献求助10
11秒前
脑洞疼的应助被CHI采纳,获得10
11秒前
晨宇发布了新的文献求助10
12秒前
Hello的应助被wzl采纳,获得10
12秒前
所所的应助被hwy采纳,获得10
13秒前
missshy发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
星月冥迷发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
LIU关注了科研通微信公众号
15秒前
林木木发布了新的文献求助10
15秒前
chai完成签到,获得积分10
15秒前
科研通AI6.4的应助被拼搏翠安采纳,获得10
16秒前
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Introduction to Industrial/Organizational Psychology 800
Topological Photonics: Fundamentals and Applications 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8093375
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9505376
关于积分的说明 21447333
捐赠科研通 7666797
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3405635
关于科研通互助平台的介绍 2533821
邀请新用户注册赠送积分活动 2444620