複旦大學在铪基鐵電方面取得最新研究進展
研究背景
HfO2在摻雜Al、Zr、Y、Ga和La等元素之後會出現鐵電特性。并且，由于氧化铪與主流CMOS工藝相容性，不會出現傳統鐵電材料具有的鐵電性能不穩定的現象，這使得氧化铪鐵電性能的研究迅速成為熱點。
文章簡介
近日，針對薄膜内部氧空位含量對氧化铪薄膜鐵電特性的影響,嘉善複旦研究院器件與內建工藝部陳琳教授團隊提出了少量氧空位可以穩定氧化铪薄膜中的正交相，進而提升薄膜鐵電特性并進一步提出了铪基鐵電神經形态器件。相關成果以“CMOS Compatible Low Power Consumption Ferroelectric Synapse for Neuromorphic Computing”為題發表在內建電路設計領域頂級期刊《IEEE Electron Device Letters》2023年第三期上。
圖文導讀
經過研究發現氧化铪為多相結構，分别為立方相、四方相、正交相和單斜相。大多數的學者認為其中隻有非對稱的Pca21晶體結構具有鐵電特性，并且通過調控氧化铪薄膜内部氧的含量會影響氧化铪的相結構，不在本次研究工作中發現在氧化铪薄膜内部具有一定的氧空位可以增加其鐵電特性并對其進一步開發，發現了其具有神經突觸的功能。這些研究為铪基鐵電存儲器的實際應用開發奠定了基礎。
圖一：器件結構及其組成成分
圖二：氧含量對器件鐵電性能的影響及其原因
圖三：器件的神經突觸特性
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