氧化铪基铁电材料由于集成到硅电子器件中而成为下一代纳米级器件的有希望的候选材料。

在《Science》杂志上发表的一项研究中，中国科学院微电子研究所(IMECAS)和中科院物理研究所的研究人员发现了一种稳定的菱面体铁电体Hf(Zr)+xO2，​​它表现出超低矫顽场。

萤石铁电Hf(Zr)O2器件固有的高矫顽场导致其工作电压与先进技术节点不兼容且耐久性有限。在这项工作中，发现了一种稳定的铁电r相Hf(Zr)1+xO2材料，该材料有效地降低了HfO2基材料中铁电偶极子的转换势垒。

扫描透射电子显微镜(STEM)证实了空心位点内插入了过量的Hf(Zr)原子，形成了有序阵列。密度泛函理论计算(DFT)提供了对插层原子稳定铁电相并减少其转换势垒的基本机制的见解。

基于r相Hf(Zr)1+xO2的铁电器件表现出超低矫顽场(~0.65MV/cm)、高剩余极化(Pr)值22μC/cm2、小饱和极化场(1.25MV/cm)和高耐久性(1012个周期)。

这项工作可应用于低成本、长寿命的存储芯片。

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