物理学 > 应用物理
[提交于 2025年1月3日
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标题: 通过高功率脉冲磁控溅射技术制备的具有增强极化和低漏电的铁电AlScN薄膜
标题: Ferroelectric AlScN thin films with enhanced polarization and low leakage enabled by high-power impulse magnetron sputtering
摘要: 高效数据处理的需求促使计算架构向内存内计算转变。铁电材料,特别是AlScN,在下一代存储设备中显示出巨大潜力。然而,由于高矫顽场、漏电流和稳定性有限等挑战,其广泛应用受到限制。我们的工作介绍了一种使用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)合成铁电AlScN薄膜的新方法。通过组合研究,我们探讨了钪含量和基板偏压对使用金属离子同步(MIS)HiPIMS沉积的AlScN薄膜铁电性能的影响。利用HiPIMS的高电离率和优化的时间基板偏压电位,我们在低温下增强了原子的迁移率。我们的薄膜在低至250{\deg }C的温度下表现出高度的织构和结晶度以及低粗糙度。最重要的是,这些薄膜的矫顽场与最先进的值(5 MV/cm)相当,剩余极化显著增强(158-172.0 {\mu }C/cm2)。值得注意的是,剩余极化在不同钪浓度下保持稳定。我们进一步评估了循环稳定性和漏电流,以评估其在存储应用中的适用性。本研究展示了HiPIMS作为一种可扩展且与CMOS兼容的技术,用于合成高质量的铁电AlScN薄膜,为它们在非易失性存储应用中的应用铺平了道路。
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