铁电二元氧化物薄膜因其比传统钙钛矿基铁电材料优越的兼容性而受到关注。其在CMOS框架内的兼容性和可扩展性使其成为将铁电器件集成到主流半导体元件中的理想选择，包括下一代存储器件和各种逻辑器件，如铁电场效应晶体管和负电容场效应晶体管。

据报道，这些材料的广泛采用仍然存在挑战，例如静电控制不足、可靠性受损以及在超大规模集成方面EOT缩放的严重变化。

发表在《MaterialsFutures》上的研究阐明了非晶介电薄膜中的铁电型行为。然而，很难用具有特定相的决定性贡献的经典铁电薄膜清楚地区分观察到的磁滞和铁电性。因此，必须注意的是，将非晶材料分类为铁电体仍存在持续的科学争论。

作者讨论的铁电性的物理机制涉及电脉冲期间氧离子的可逆运动。氧离子的这种运动被认为是在二元氧化物中观察到的新兴铁电行为的关键推动因素。作者认为，这种可逆的氧离子运动在诱导和控制材料的铁电性能方面发挥着至关重要的作用。

研究人员发现，由于开关过程中的微观离子迁移，超薄氧化物系统中存在新兴的铁电性。这些铁电二元氧化物薄膜受界面限制切换机制控制。采用超薄非晶电介质的非易失性存储器件可将工作电压降低至±1V。

尽管已经进行了一系列表征测试和模拟分析，但对非晶电介质中新兴铁电性背后机制的理解仍然有限。为了推进这种新型铁电材料的应用，必须对其理论机理进行进一步的研究。

该研究的资深作者刘岩教授表示：“我们的工作不仅阐明了二元氧化物中铁电性出现背后的机制，而且为半导体技术的创新进步铺平了道路。”

“创新计算方法(例如神经形态计算)的进步与新型设备和架构的开发密切相关。重点关注的领域是铁电材料，这对于与现有CMOS技术的集成至关重要。我们证明铁电性可以通过在低温ALD沉积过程中简单地调整氧含量，可以在传统的非晶高K电介质中进行设计。”

“非晶二元氧化物中新兴铁电性的发现为非易失性存储技术解决方案开辟了一条新途径，可以避免在缩放多晶掺杂HfO2基薄膜时可靠性下降和栅极泄漏增加的缺点。非晶电介质，可以实现具有低温工艺兼容性、低漏电流、优异的可靠性和低工作电压的非易失性存储器件。”

所提出的方法扩展了传统铁电性的研究主题，为未来CMOS技术的逻辑或存储晶体管设计了许多广泛使用的极薄二元氧化物。

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