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掺杂浓度对Si:HfO 2薄膜压电行为的影响( Doping concentration dependent piezoelectric behavior of Si:HfO 2 thin-films )
S Kirbach M Lederer S Elinger C Mart T Wallmersperger
压电薄膜作为高度集成的纳米机电系统和传感器器件是当前科学和工业研究的热点。本文研究了Si:HfO2薄膜的压电性能与掺杂浓度的关系及其晶体学起源。研究了厚度为20 nm,不同Si掺杂浓度范围为2.7-5.6cat.%的Si:HfO2薄膜。研究了从类反铁电原始态到循环铁电态的唤醒过程中压电位移与剩馀极化之间的关系，揭示了一个与应用有关的最佳掺杂浓度。此外，在唤醒过程中测量了压电和铁电性质，以及相对介电常数，从而给出了从原始的反铁电类行为向铁电/压电类行为转变的潜在机制，揭示了在唤醒过程中重新定向的预先存在的极性相。所研究的样品表现出强烈的位移和极化依赖于掺杂浓度。因此，化学计量比是一个很好的参数，用于调整互补金属-氧化物-半导体兼容压电薄膜的应用。
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