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外延Hf1-xZrxO2中铁电相的稳定使得铁电和压电性能共存( Stabilization of ferroelectric phase in epitaxial Hf1-xZrxO2 enabling coexistence of ferroelectric and enhanced piezoelectric properties )
Florencio Sanchez Tingfeng Song Tan Huan Nico Dix Ignasi Fina
对不同Zr含量的Hf1xZrxO2多晶薄膜的系统研究表明，HfO2薄膜为顺电（单斜）薄膜。随着Zr含量的增加，薄膜先变成铁电体（正交晶），再变成反铁电体（四方晶）。HfO2具有很好的绝缘性能，可用于金属-氧化物-半导体场效应器件；ZrO2具有很好的压电性能，但具有反铁电性。在这两者之间，Hf0.5Zr0.5O2表现出良好的铁电性能，但其绝缘性能和压电性能分别比HfO2和ZrO2差。本文研究了一系列不同成分的Hf1xZrxO2外延薄膜的铁电、绝缘和压电性能。我们发现，在Zr含量的整个范围内（从x=0到x=1),外延生长允许铁电相的稳定。在外延ZrO2薄膜中，铁电性与压电性和绝缘性并存，优于Hf0.5Zr0.5O2；在外延HfO2薄膜中，铁电性与绝缘性并存，优于Hf0.5Zr0.5O2。对于ZrO2薄膜，也观察到了很大的电阻。在这两种情况下，铁电耐久性都比Hf0.5Zr0.5O2差。
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