Hafnium-basierte ferroelektrische/antiferroelektrische (FE/AFE) Nanolaminaten bieten außergewöhnliche Skalierbarkeit und Kompatibilität mit komplementären Metall-Oxid-Halbleitern, was sie zu vielversprechenden Kandidaten für hochdichte und energieeffiziente Speicher macht. Die gezielte Gestaltung von periodischen Schnittstellen zur Anpassung ihrer ferroelektrischen Eigenschaften bleibt jedoch unterexploriert. Hier werden (Hf0.5Zr0.5O2-ZrO2)n ((HZO-ZrO2)n) Nanolaminaten mit unterschiedlichen Schnittstellennummern (n=1, 2, 4, 6) systematisch untersucht, um ihre Auswirkungen auf Polarisation, Schalt-Dynamik und Gerätezuverlässigkeit zu enthüllen. Die Konfiguration (HZO-ZrO2)2 erreicht eine optimale umfassende Leistung, zeigt eine hohe Restpolarisation (25.41 μC/cm2), ultrafast Schaltgeschwindigkeit (0.21 μs bei 4.8 V), hervorragende Ausdauer (vernachlässigbare Polarisation Degradation nach 10^8 Zyklen) und hohe 10-Jahres-Retentionsfähigkeit (97.4%). Darüber hinaus kann die heterogene Schnittstelle zwischen ZrO2 und Hf0.5Zr0.5O2 die Verteilung von Sauerstofffehlstellen und Polarisationumschaltbarrieren effektiv modulieren. Über eine optimale Anzahl hinaus können jedoch zusätzliche Schnittstellen das koerzitive Feld erheblich erhöhen und die Domänenumkehr behindern. Diese Ergebnisse bieten ein leistungsstarkes Gestaltungsprinzip zur Realisierung zuverlässiger und leistungsstarker hafnium-basierter ferroelektrischer Speicher durch Schnittstellenengineering.
Chen et al. (Fri,) untersuchten diese Frage.