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Effects of deposition conditions on the ferroelectric properties of (Al1−xScx)N thin films

铁电性 材料科学 薄膜 电介质 极化(电化学) 分析化学(期刊) 溅射沉积 溅射 光电子学 纳米技术 化学 色谱法 物理化学
作者
Shinnosuke Yasuoka,Takao Shimizu,Akinori Tateyama,Masato Uehara,Hiroshi Yamada,Morito Akiyama,Yoshiomi Hiranaga,Yasuo Cho,Hiroshi Funakubo
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:128 (11) 被引量:165
标识
DOI:10.1063/5.0015281
摘要

The ferroelectricity of (Al1−xScx)N (x = 0–0.34) thin films with various thicknesses was investigated. (Al1−xScx)N films were prepared at 400 °C on (111)Pt/TiOx/SiO2/(001)Si substrates by the radio frequency dual-source reactive magnetron sputtering method using Al and Sc targets under pure N2 gas or a mixture of N2 and Ar gases. The film deposited under N2 gas showed larger remanent polarization than those under N2 + Ar mixture. Ferroelectricity was observed for films with x = 0.10–0.34 for about 140-nm-thick films deposited under N2 gas. The x = 0.22 films showed ferroelectricity down to 48 nm in thickness from the polarization–electric field curves and the positive-up-negative-down measurement. The ferroelectricity of the 9 nm-thick film also was ascertained from scanning nonlinear dielectric microscopy measurement. These results reveal that ferroelectric polarization can switch for films with much broader compositions and thicknesses than those in the previous study.
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