Wake-up-free ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 thin films characterized by precession electron diffraction

铁电性 材料科学 单斜晶系 薄膜 四方晶系 正交晶系 衍射 相(物质) 半导体 结晶学 光学 光电子学 纳米技术 电介质 晶体结构 化学 物理 有机化学
作者
Teng-Jan Chang,Hsing-Yang Chen,Chin-I Wang,Hsin-Chih Lin,Chen-Feng Hsu,Jer‐Fu Wang,Chih‐Hung Nien,Chih‐Sheng Chang,Iuliana Radu,Miin‐Jang Chen
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier BV]
卷期号:246: 118707-118707 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2023.118707
摘要

In the recent decade, there is a growing interest in Hf0.5Zr0.5O2 (HZO) thin films owing to their well-behaved ferroelectricity and high compatibility with semiconductor integrated circuit technology. The ferroelectric properties of HZO are highly pertinent to the wake-up effect, which has been reported to be associated with the monoclinic (m-), orthorhombic (o-), and tetragonal (t-) phases. However, it is very challenging to distinguish the o- and t- phases by conventional X-ray diffraction. In this study, the HZO thin films with and without the need for the wake-up process to enhance the ferroelectricity were prepared, and the precession electron diffraction (PED) phase mapping technique was utilized to identify the crystalline phases in the HZO layers. The PED characterization reveals the correlation between the phase transformation and the wake-up effect in HZO. The absence of the t-phase is responsible for the wake-up-free property in the ferroelectric HZO thin film. The wake-up-free and pronounced ferroelectricity of the nanoscale HZO thin film in this study may bring a practical impact on a variety of ferroelectric applications.
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