掺杂浓度对Y掺杂HfO2铁电薄膜的畴反转过程的调控作用

袁秀芳

摘 要：鐵电存储器是铁电材料的最重要的应用，而铁电存储器一个非常重要的指标就是其运行速度，影响其运行速度的主要是铁电材料内铁电畴的极化反转速度。HfO2铁电材料作为未来铁电存储器的理想材料，了解其畴反转过程非常重要。掺杂是使HfO2薄膜产生铁电性的一个非常重要的方法，掺杂浓度对HfO2铁电薄膜的铁电性能影响非常大，因此了解掺杂浓度对HfO2铁电薄膜的畴反转过程（即极化反转速度）的影响对我们更好利用HfO2铁电薄膜为基础的铁电存储器非常重要。在本文中，我们利用PLD制备了Y掺杂HfO2铁电薄膜（HYO），发现了Y掺杂浓度对HYO铁电薄膜的铁电性能的影响，我们在经过测试后也发现掺杂浓度可以影响HYO铁电薄膜畴反转过程，发现了随着掺杂浓度的增加HYO铁电薄膜中铁电畴的极化反转速度增加。

关键词：铁电存储器;HfO2铁电薄膜;掺杂;极化反转速度

自上世纪90年代以来，铁电存储器因其非易失性、读写速度快、低功耗等显著优点而备受关注。2011年被发现具有铁电性的氧化铪薄膜材料因其与Si基CMOS集成工艺兼容且其在很低物理厚度仍然具有铁电性，[1]具有优秀的小型化能力等优点被视为未来非易失存储器的理想材料。要使氧化铪薄膜材料产生铁电性有很多方法，其中最常见的方法是掺杂。到现在为止Si、Y、Sr、Gd、Al、Zr等元素被发现可以通过掺杂使HfO2薄膜具有铁电性[1-3]。而掺杂元素的种类、浓度的不同可以影响HfO2铁电薄膜的铁电性能。铁电存储器一个非常重要的指标就是其运行速度，影响其运行速度的主要是铁电材料内铁电畴的极化反转速度。……