Regulating ferroelectricity in Hf0.5Zr0.5O2 thin films: Exploring the combined impact of oxygen vacancy and electrode stresses

铁电性 材料科学 四方晶系 单斜晶系 正交晶系 薄膜 电极 相(物质) 分析化学(期刊) 光电子学 纳米技术 结晶学 晶体结构 电介质 化学 冶金 有机化学 物理化学 色谱法
作者
Mingkai Bai,Peizhen Hong,Runhao Han,Junshuai Chai,Bao Zhang,Jingwen Hou,Wenjuan Xiong,Shuai Yang,Jianfeng Gao,Feng Luo,Zongliang Huo
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:134 (17) 被引量:9
标识
DOI:10.1063/5.0170657
摘要

Hf0.5Zr0.5O2 (HZO) is a promising candidate for low-power non-volatile memory due to its nanoscale ferroelectricity and compatibility with silicon-based technologies. Stress and oxygen vacancy (VO) are key factors that impact the ferroelectricity of HZO. However, their combined effects have not been extensively studied. In this study, we investigated the impact of the VO content on HZO thin films’ ferroelectricity under different electrode stresses by using TiN and tungsten (W) top electrodes and controlling ozone dose time during HZO deposition. The HZO thin films with W top electrodes exhibit elevated stress levels and a greater abundance of orthorhombic/tetragonal phases, and the HZO thin films with TiN top electrode shows an increase in the monoclinic phase with increasing ozone dose time. The residual polarization (Pr) of the capacitors with TiN and W top electrodes displayed different or even opposing trends with increasing ozone dose time, and the VO content decreases with increasing ozone dose time for both sets of capacitor samples. We propose a model to explain these observations, considering the combined influence of electrode stresses and VO on the free and formation energy of the crystalline phase. Increasing the VO content promotes the transformation of the tetragonal phase to the orthorhombic phase in HZO films with TiN top electrodes, and with W top electrodes, a higher VO content prevents the tetragonal phase from transforming into the orthorhombic/monoclinic phase. Additionally, an alternative explanation is proposed solely from the perspective of stress. These findings provide valuable insights into the regulation of ferroelectricity in HZO thin films.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
JamesPei应助无限之双采纳,获得10
1秒前
含糊的猪头肉完成签到,获得积分10
2秒前
daikai完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
雪山飞龙完成签到,获得积分10
7秒前
molihuakai应助飞云采纳,获得10
8秒前
赘婿应助Olivia采纳,获得10
8秒前
赘婿应助daikai采纳,获得30
10秒前
超级的海豚完成签到,获得积分10
10秒前
断了的弦完成签到,获得积分10
11秒前
缓慢的甜瓜完成签到,获得积分10
12秒前
单薄的钢笔完成签到,获得积分10
13秒前
怕孤独的飞槐完成签到 ,获得积分10
15秒前
demom完成签到 ,获得积分10
15秒前
xupeng完成签到,获得积分10
16秒前
阿蓉啊完成签到 ,获得积分10
17秒前
xuxu213发布了新的文献求助10
18秒前
lhy1150469792完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
coolkid完成签到 ,获得积分0
20秒前
21秒前
高山上的高完成签到,获得积分10
23秒前
信念123发布了新的文献求助10
25秒前
IMPRESSED完成签到,获得积分10
25秒前
机智念芹完成签到 ,获得积分10
25秒前
科研爱好者完成签到 ,获得积分10
26秒前
听流沙完成签到 ,获得积分10
26秒前
摆烂完成签到 ,获得积分10
26秒前
老西红柿完成签到,获得积分10
26秒前
不爱科研完成签到 ,获得积分10
33秒前
刘大白完成签到,获得积分10
36秒前
潇洒的新梅完成签到 ,获得积分10
36秒前
拼搏惜金完成签到,获得积分10
37秒前
39秒前
乔舟完成签到 ,获得积分10
40秒前
zqingqing完成签到,获得积分10
42秒前
信念123完成签到,获得积分10
44秒前
飞云发布了新的文献求助10
46秒前
Berry完成签到 ,获得积分10
49秒前
49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
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 500
What is the Future of Psychotherapy in Digital Age? Technology, AI Bots, and Psychotherapy after Covid 444
Management and the Arts 310
Teaching Social and Emotional Learning in Physical Education 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7634428
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9208484
关于积分的说明 19748512
捐赠科研通 7202620
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3275029
关于科研通互助平台的介绍 2436953
邀请新用户注册赠送积分活动 2271959