一种氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法，以氧化铪基铁电薄膜为骨架材料，通过原子层沉积技术进行掺杂，在N<subgt;2</subgt;中快速热退火形成铁电正交相，其中氧化铪基铁电薄膜为Zr掺杂的HfO<subgt;2</subgt;铁电薄膜，结构式为Hf<subgt;x</subgt;Zr<subgt;1‑x</subgt;O<subgt;2</subgt;，0＜x＜1；掺杂元素选自第IIA族元素、第IIIB族元素或第IIIA主族元素，例如Ca、Sr、Sc、Y、La、Al、Ga和In等。本发明专利技术采用趋向于形成替代掺杂态的掺杂元素，在主体材料氧化铪基铁电薄膜体系下可以实现更多替代掺杂，降低铪基铁电薄膜的矫顽场，获得具有低矫顽场的氧化铪基铁电薄膜，提升铪基铁电薄膜的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铁电材料改性，具体涉及一种氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法。

技术介绍

1、铁电存储器因具有读写速度快、非易失和低功耗等优势，在汽车电子、智能电网及航空航天等领域具有重要的应用潜力。随着器件尺寸发展趋于微型化和集成化，传统钙钛矿型铁电材料在纳米尺度下难以保持铁电性，存在微缩极限及与cmos器件不兼容等问题。相比之下，铪基铁电薄膜因在纳米尺度具有良好的铁电性和与半导体工艺完全兼容等优势，引起工业界和学术界的广泛关注。但是，相比于传统铁电材料(～0.1-0.2mv/cm)，铪基铁电薄膜的矫顽场较大(～1.0-2.0mv/cm)，需要施加更大电压才能完成极化翻转，致使更多电荷注入以及更多缺陷生成，造成器件疲劳和击穿等一系列可靠性问题。此外，铪基铁电薄膜的高矫顽场非常接近其击穿电场，进一步增加器件失效的风险。因此，如何降低铪基铁电薄膜的矫顽场是改善铪基铁电器件性能的关键。

2、掺杂是材料改性的一种有效手段，常见的调控方式有掺杂种类和掺杂浓度。zr掺杂hfo2铁电薄膜可以适当降低结晶温度，而且当hf和zr的比例相等hf0.5zr0.5o2(h本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法，其特征在于，以氧化铪基铁电薄膜为骨架材料，通过原子层沉积掺杂元素进行掺杂改性，在N2中快速热退火形成铁电正交相；其中：

2.根据权利要求1所述氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法，其特征在于，所述氧化铪基铁电薄膜的厚度为6-20nm。

3.根据权利要求1所述氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法，其特征在于，所述掺杂元素的掺杂浓度为2％-8％。

4.根据权利要求1所述氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法，其特征在于，所述掺杂元素选自Ca、Sr、Sc、Y、La、Al、Ga和In中的一种或两种以上组合。

5.根据权利要求1所...

【技术特征摘要】

1.一种氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法，其特征在于，以氧化铪基铁电薄膜为骨架材料，通过原子层沉积掺杂元素进行掺杂改性，在n2中快速热退火形成铁电正交相；其中：

2.根据权利要求1所述氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法，其特征在于，所述氧化铪基铁电薄膜的厚度为6-20nm。

3.根据权利要求1所述氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法，其特征在于，所述掺杂元素的掺杂浓度为2％-8％。

4.根据权利要求1所述氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法，其特征在于，所述掺杂元素选自ca、sr、sc、y、la、al、ga和in中的一种或两种以上组合。

5.根据权利要求1所述氧化铪基铁电薄膜的掺杂改性方法，其特征在于，退火温度为400-800℃。

【专利技术属性】
技术研发人员：吴茂坤，纪志罡，叶盛，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：