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RTP退火爐在Zr基薄膜鐵電性調(diào)控中的應(yīng)用
- 分類： 行業(yè)知識
- 作者：周酉林,李頂房,邵煒,商成鍇,吳超
- 來源：武漢嘉儀通科技有限公司
- 發(fā)布時間：2024-01-06
- 訪問量： 922
【概要描述】隨著HfO2和ZrO2基鐵電薄膜的發(fā)展，鐵電存儲領(lǐng)域正經(jīng)歷著新的變革，這些新型薄膜材料有望突破傳統(tǒng)瓶···
RTP退火爐在Zr基薄膜鐵電性調(diào)控中的應(yīng)用
【概要描述】隨著HfO2和ZrO2基鐵電薄膜的發(fā)展，鐵電存儲領(lǐng)域正經(jīng)歷著新的變革，這些新型薄膜材料有望突破傳統(tǒng)瓶···
- 分類： 行業(yè)知識
- 作者：周酉林,李頂房,邵煒,商成鍇,吳超
- 來源：武漢嘉儀通科技有限公司
- 發(fā)布時間：2024-01-06
- 訪問量： 922
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隨著HfO2和ZrO2基鐵電薄膜的發(fā)展，鐵電存儲領(lǐng)域正經(jīng)歷著新的變革，這些新型薄膜材料有望突破傳統(tǒng)瓶頸，諸如FeRAM、FeFET、FTJ相關(guān)的微縮性和集成性問題，為鐵電存儲器提供“卡脖子”新思路，逐漸成為關(guān)注的焦點。
鐵電材料是一種能夠自發(fā)極化，并且可以通過施加外電場來實現(xiàn)電偶極子逆轉(zhuǎn)的晶體材料[1]。電偶極子與材料的晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，晶體結(jié)構(gòu)狀態(tài)將改變材料的極化行為。因此，如何實現(xiàn)鐵電材料性能的巨大提升，應(yīng)該更加關(guān)注材料的晶格類型、極化強度和微觀結(jié)構(gòu)等信息，從另外一個角度來講，材料的晶體取向、結(jié)晶度和結(jié)晶的均勻性將決定鐵電材料的最終性能，進而影響著鐵電存儲器的各項指標(biāo)[2]。
圖1 鐵電材料典型的P-E曲線
近期，河北大學(xué)張威教授在Nanoscale期刊上在線發(fā)表了題為“Hafnium-doped zirconia ferroelectric thin films with excellent endurance at high polarization”的研究論文（Cao et.al. Nanoscale, 2023, 15(3): 1392-1401.）[3]，論文采用了武漢嘉儀通科技有限公司提供的最新款RTP-3S01型退火爐，借助原子層沉積技術(shù)，成功制備出HZO薄膜，該退火爐在氮氣氛圍下，提供超快速、極穩(wěn)定退火參數(shù)，極大促進了正交相O(111)的生成，并且使得該晶相占比超過85%，其極化強度高達41 μC/cm2。最終，通過1-80μm不同尺寸器件的性能測試，發(fā)現(xiàn)HZO薄膜依然保持了優(yōu)越的極化強度和極高的耐久性。
圖2 文獻報道的HZO薄膜關(guān)鍵性能圖
HZO薄膜優(yōu)異的鐵電性能[4]源于IRAL-1200型退火爐的良好表現(xiàn)，該設(shè)備屬于武漢嘉儀通科技有限公司的核心產(chǎn)品，在薄膜材料制備及熱處理方面展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，形成鮮明的行業(yè)競爭力，為高質(zhì)量薄膜材料提供了急速升降溫、極高穩(wěn)定性和均勻性的溫度場，具體表現(xiàn)在：
√快速升降溫貫穿整個膜層，實現(xiàn)全尺度應(yīng)力調(diào)控；
√有效提升薄膜結(jié)晶度，構(gòu)筑薄膜鐵電性形成環(huán)境；
√提供均勻、寬溫域溫度場，提高薄膜材料晶化一致性，催生高性能、高穩(wěn)定性器件。
此外，嘉儀通快速退火爐（RTP，Rapid Thermal Processing）產(chǎn)品，采用紅外輻射加熱及冷壁技術(shù)，可實現(xiàn)對薄膜材料的快速升溫和降溫，同時搭配超高精度的溫度控制系統(tǒng)，可達到極佳的溫場均勻性和穩(wěn)定性。
嘉儀通(JouleYacht)快速退火爐系列可處理1-12吋樣品，對材料的快速熱處理、快速熱退火、快速熱氧化、快速熱氮化及金屬合金化等研究和生產(chǎn)起到重要作用。
參考文獻：
[1] Xu Y. Ferroelectric materials and their applications. Elsevier, 2013.
[2] Martin, L., Rappe, A. Thin-film ferroelectric materials and their applications. Nat. Rev. Mater. 2017, 2: 16087.
[3] Cao Y. et al. Hafnium-doped zirconia ferroelectric thin films with excellent endurance at high polarization. Nanoscale, 2023, 15(3): 1392-1401.
[4] 李昱東, 張兆浩, 閆江等. 超薄Hf0.5Zr0.5O2鐵電薄膜制備及在ETSOI器件應(yīng)用研究[J]. 稀有金屬, 2022, 46(04): 480-487.
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