Nd掺杂HfO2薄膜的分子束外延制备及铁电性

作者：刘育玮; 矫佩杰; 茆伟; 杨江枫; 郑宁冲; 王鹏^*; 吴迪^*; 聂越峰^*

来源：硅酸盐学报, 2023, 51(12): 3039-3045.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20230159

• 氧化铪
• 铁电
• 分子束外延
• 掺杂

掺杂Hf O2铁电薄膜在非易失性存储器件中的重要应用前景使其成为当前凝聚态物理与材料科学领域的一个研究热点。近年来，结果表明：La掺杂Hf O2拥有优异的铁电性能，铁电剩余极化强度为45μC/cm2，是目前Hf O2基薄膜材料中报道的最高值。由于Nd与La的化学性质相近，Nd掺杂同样有望增强HfO2的铁电性，但相关研究工作却鲜有报道。使用氧化物分子束外延技术，在La0.67Sr0.33Mn O3(底电极)/SrTiO3(001)衬底上外延生长高质量Nd掺杂Hf O2(Nd:HfO2)薄膜。X射线衍射以及高分辨电镜表征结果均显示Nd掺杂有助于诱导Hf O2从单斜相向正交相的转变，压电力显微镜和铁电测试仪进一步证实正交相Nd:Hf O2具有良好的铁电性。此外，高分辨电子显微镜表征还发现Nd:Hf O2靠近界面处存在四方相结构，衔接(111)晶向的Nd:Hf O2和(001)晶向的钙钛矿氧化物衬底。Nd:Hf O2薄膜的外延生长和铁电性的系统研究，扩充了掺杂Hf O2的研究体系。

• 单位
  固体微结构物理国家重点实验室; 南京大学