高Sc掺杂的铁电材料及其制备方法和应用、铁电电容器技术

本发明专利技术提供一种高Sc掺杂的铁电材料及其制备方法和应用、铁电电容器。所述铁电材料中Sc的掺杂浓度大于30％，且共掺有In、Ga中的至少一种；所述高Sc掺杂的铁电材料为纤锌矿结构。本发明专利技术通过引入In和/或Ga，抑制铁电材料在高Sc掺杂中转变为岩盐结构，从而使其维持稳定的纤锌矿结构并具有良好的铁电性。本发明专利技术提供薄膜沉积技术制备高Sc掺杂的铁电薄膜的方法，制备得到的铁电薄膜在具有良好铁电性的同时，具有较高的剩余极化强度，含有所述铁电薄膜的电容器能够实现在较低工作电压下运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体，具体涉及一种高sc掺杂的铁电材料及其制备方法和应用、以及一种铁电电容器。

技术介绍

1、铁电存储器是一种利用铁电薄膜材料的自发极化在电场中产生两种不同取向(n-极化、m-极化)作为逻辑单元来存储数据的非易失性存储器，具有高速度读写、高密度集成、抗辐射等优点。存储器最关键的部分是其存储单元，存储单元决定了存储器的集成度和读写性能。对于铁电存储器来说，其存储单元一般为铁电电容结构。因此，能否生长出高质量的铁电薄膜来制成铁电电容是提升铁电存储器性能的关键。目前主流的铁电薄膜有pzt、hfo2等，这些铁电薄膜存在着稳定性较差、与cmos工艺不兼容等问题，所以开发一种新型铁电薄膜迫在眉睫。

2、iii-氮化物半导体如aln、gan、inn都具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等独特的性能，使其在光电器件、电力电子、射频微波器件、激光器和探测器件等方面展现出了巨大的潜力。而sc掺杂的iii-氮化物半导体也有着优异的压电性能和铁电性能。2019年，akiyama等人证明alscn存在铁电性，它是由sc掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高Sc掺杂的铁电材料，其特征在于：所述铁电材料中Sc的掺杂浓度大于30％，且共掺有In、Ga中的至少一种；所述高Sc掺杂的铁电材料为纤锌矿结构。

2.根据权利要求1所述的高Sc掺杂的铁电材料，其特征在于：所述高Sc掺杂的铁电材料的化学式为AlaAbSc1-a-bN，其中，A＝Ga和/或In，0.15≤a≤0.5，0.05≤b≤0.3，0.3≤1-a-b≤0.5；优选的，所述高Sc掺杂的铁电材料包括AlaInbSc1-a-bN和AlaGabSc1-a-bN中的至少一种；

3.一种高Sc掺杂的铁电薄膜的制备方法，其特征在于，包括：提供含有Al、A(A＝Ga和/...

【技术特征摘要】

1.一种高sc掺杂的铁电材料，其特征在于：所述铁电材料中sc的掺杂浓度大于30％，且共掺有in、ga中的至少一种；所述高sc掺杂的铁电材料为纤锌矿结构。

2.根据权利要求1所述的高sc掺杂的铁电材料，其特征在于：所述高sc掺杂的铁电材料的化学式为alaabsc1-a-bn，其中，a＝ga和/或in，0.15≤a≤0.5，0.05≤b≤0.3，0.3≤1-a-b≤0.5；优选的，所述高sc掺杂的铁电材料包括alainbsc1-a-bn和alagabsc1-a-bn中的至少一种；

3.一种高sc掺杂的铁电薄膜的制备方法，其特征在于，包括：提供含有al、a(a＝ga和/或in)、sc、n的靶材，并通过薄膜沉积技术在衬底上生长高sc掺杂的铁电薄膜，通过控制靶材中al、a(a＝ga和/或in)、sc、n的元素比例和/或沉积过程中的工艺参数，调控所述高sc掺杂的铁电薄膜中的元素掺杂含量，使制备得到高sc掺杂的铁电薄膜中al的含量为15％～50％，a(a＝ga和/或in)的含量为5％～30％，sc的含量为30％～50％。

4.根据权利要求3所述的高sc掺杂的铁电薄膜的制备方法，其特征在于：所述薄膜沉积技术包括脉冲激光沉积、磁控溅射、分子束外延、金属有机化学气相沉积和原子层沉积中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的高sc掺杂的铁电薄膜的制备方法，其特征在于：采用脉冲激光沉积在衬底上生长所述高sc掺杂的铁电薄膜；所述靶材为alx...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋春萍，李铖然，隋展鹏，刘峰峰，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：