复旦大学在铪基铁电方面取得最新研究进展
研究背景
HfO2在掺杂Al、Zr、Y、Ga和La等元素之后会出现铁电特性。并且，由于氧化铪与主流CMOS工艺兼容性，不会出现传统铁电材料具有的铁电性能不稳定的现象，这使得氧化铪铁电性能的研究迅速成为热点。
文章简介
近日，针对薄膜内部氧空位含量对氧化铪薄膜铁电特性的影响,嘉善复旦研究院器件与集成工艺部陈琳教授团队提出了少量氧空位可以稳定氧化铪薄膜中的正交相，从而提升薄膜铁电特性并进一步提出了铪基铁电神经形态器件。相关成果以“CMOS Compatible Low Power Consumption Ferroelectric Synapse for Neuromorphic Computing”为题发表在集成电路设计领域顶级期刊《IEEE Electron Device Letters》2023年第三期上。
图文导读
经过研究发现氧化铪为多相结构，分别为立方相、四方相、正交相和单斜相。大多数的学者认为其中只有非对称的Pca21晶体结构具有铁电特性，并且通过调控氧化铪薄膜内部氧的含量会影响氧化铪的相结构，不在本次研究工作中发现在氧化铪薄膜内部具有一定的氧空位可以增加其铁电特性并对其进一步开发，发现了其具有神经突触的功能。这些研究为铪基铁电存储器的实际应用开发奠定了基础。
图一：器件结构及其组成成分
图二：氧含量对器件铁电性能的影响及其原因
图三：器件的神经突触特性
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