La-Doped Hf0.5Zr0.5O2 पतले फिल्मों की उन्नत फेरोइलेक्ट्रिक स्विचिंग सहनशीलता

Hf0.5Zr0.5O2 पतले फिल्में HfO2-आधारित फेरोइलेक्ट्रिक पतले फिल्मों में से एक हैं, जिनका फेरोइलेक्ट्रिक मेमोरी उपकरणों में अनुप्रयोगों के लिए व्यापक रूप से शोध किया गया है। इस कार्य में, 1 मोल % La-डोप्ड Hf0.5Zr0.5O2 पतली फिल्म को प्लाज्मा-सहायता प्राप्त परमाणु परत जमाव द्वारा उगाया गया और इस फिल्म को इच्छित ऑर्थोरॉम्बिक चरण में क्रिस्टलाइज़ करने के लिए 450 और 500 °C के तापमान पर ऐनील किया गया। पिछले रिपोर्टों की तुलना में इस बार कम तापमान का उपयोग करने के बावजूद, फिल्म ने अत्यधिक आशाजनक फेरोइलेक्ट्रिक गुण दिखाए- एक अवशिष्ट ध्रुवीकरण ∼30 μC/cm2 और स्विचिंग चक्र सहनशीलता 4 × 1010 तक। प्रदर्शन बिना डोप वाली Hf0.5Zr0.5O2 पतली फिल्मों की तुलना में बहुत बेहतर था, जिसने La डोपिंग के सकारात्मक प्रभाव को प्रदर्शित किया। इस प्रकार के सुधार मुख्य रूप से कठोर क्षेत्र में कमी (बिना डोप वाली फिल्म के मुकाबले ∼30% कम) के कारण थे, जिसने चक्र परीक्षणों को करने के लिए कम लागू क्षेत्र का उपयोग करने की अनुमति दी जबकि उच्च ध्रुवीकरण मान को बनाए रखा। La डोपिंग ने बिना डोप वाली फिल्म के मुकाबले लीक करंट को ∼3 क्रम के परिमाण से कम किया, जिसने भी मजबूत सुधार में योगदान दिया। फिर भी, La-डोप्ड फिल्म को संतृप्त अवशिष्ट ध्रुवीकरण मान तक पहुँचने के लिए अधिक जागृत चक्रों की आवश्यकता थी (∼106 चक्र)। इस व्यवहार को ऑक्सीजन वेकेन्सियों के अधिक उत्पादन और इन वेकेन्सियों के इंटरफेस सेBulk क्षेत्र में धीमी प्रवास द्वारा समझाया जा सकता है। हालांकि, अधिकतम जागृत चक्रों की संख्या कुल संभावित चक्रों का 0.01% से कम थी, और इसलिए, फिल्म को अधिकतम प्रदर्शन स्थिति में प्रारंभ करना एक गंभीर बोझ नहीं होगा.