Role of Oxygen Source on Buried Interfaces in Atomic-Layer-Deposited Ferroelectric Hafnia–Zirconia Thin Films

材料科学 铁电性 哈夫尼亚 原子层沉积 薄膜 电介质 分析化学(期刊) 极化(电化学) 氧气 化学工程 光电子学 立方氧化锆 纳米技术 复合材料 陶瓷 冶金 化学 物理化学 工程类 有机化学 色谱法
作者
H. Alex Hsain,Young H. Lee,Suzanne Lancaster,Monica Materano,Ruben Alcala,Bohan Xu,Thomas Mikolajick,Uwe Schroeder,Gregory N. Parsons,Jacob L. Jones
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (37): 42232-42244 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsami.2c11073
摘要

Hafnia-zirconia (HfO2-ZrO2) solid solution thin films have emerged as viable candidates for electronic applications due to their compatibility with Si technology and demonstrated ferroelectricity at the nanoscale. The oxygen source in atomic layer deposition (ALD) plays a crucial role in determining the impurity concentration and phase composition of HfO2-ZrO2 within metal-ferroelectric-metal devices, notably at the Hf0.5Zr0.5O2 /TiN interface. The interface characteristics of HZO/TiN are fabricated via sequential no-atmosphere processing (SNAP) with either H2O or O2-plasma to study the influence of oxygen source on buried interfaces. Time-of-flight secondary ion mass spectrometry reveals that HZO films grown via O2-plasma promote the development of an interfacial TiOx layer at the bottom HZO/TiN interface. The presence of the TiOx layer leads to the development of 111-fiber texture in HZO as confirmed by two-dimensional X-ray diffraction (2D-XRD). Structural and chemical differences between HZO films grown via H2O or O2-plasma were found to strongly affect electrical characteristics such as permittivity, leakage current density, endurance, and switching kinetics. While HZO films grown via H2O yielded a higher remanent polarization value of 25 μC/cm2, HZO films grown via O2-plasma exhibited a comparable Pr of 21 μC/cm2 polarization and enhanced field cycling endurance limit by almost 2 orders of magnitude. Our study illustrates how oxygen sources (O2-plasma or H2O) in ALD can be a viable way to engineer the interface and properties in HZO thin films.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
小马甲应助bly采纳,获得10
1秒前
Mayra发布了新的文献求助10
1秒前
zhlh完成签到,获得积分10
2秒前
冷静的伊完成签到,获得积分10
2秒前
张皓123完成签到,获得积分10
2秒前
journey完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
灵巧的坤发布了新的文献求助10
5秒前
星辰大海应助纯真硬币采纳,获得10
6秒前
KhalilHao完成签到,获得积分10
6秒前
西伯侯完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
好好完成签到,获得积分20
8秒前
Diss发布了新的文献求助30
8秒前
8秒前
9秒前
机智斩发布了新的文献求助10
9秒前
刘一三完成签到 ,获得积分10
9秒前
852发布了新的文献求助10
9秒前
甜甜语薇完成签到,获得积分10
10秒前
伯赏人杰完成签到,获得积分10
11秒前
好好发布了新的文献求助10
11秒前
13秒前
科研螺丝发布了新的文献求助10
13秒前
yy发布了新的文献求助10
14秒前
清脆半邪完成签到,获得积分10
15秒前
666完成签到 ,获得积分10
16秒前
Ava应助细心尔琴采纳,获得10
16秒前
爱书儿的小周完成签到,获得积分10
16秒前
李峰完成签到,获得积分10
16秒前
科研通AI2S应助可爱因子采纳,获得10
18秒前
鲤鱼依白完成签到 ,获得积分10
19秒前
活泼红牛完成签到,获得积分20
20秒前
灵巧的坤发布了新的文献求助10
22秒前
李爱国应助小巧的如冬采纳,获得10
22秒前
葵葵发布了新的文献求助10
23秒前
高分求助中
The Oxford Handbook of Social Cognition (Second Edition, 2024) 1050
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3140687
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2791513
关于积分的说明 7799361
捐赠科研通 2447868
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1302096
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626439
版权声明 601194