鐵電存儲器因其超強(qiáng)的抗輻射性能、高速、寬溫域、低功耗、長壽命的特點(diǎn),使其具有巨大的潛力和非常大的應(yīng)用需求。HfO₂基鐵電材料作為一種全新的、與硅工藝平臺完全兼容的鐵電材料,它的發(fā)現(xiàn)能夠突破鐵電存儲器發(fā)展的技術(shù)瓶頸。雖然HfO₂基鐵電薄膜的性能具有顯著的優(yōu)點(diǎn),但是目前HfO₂基鐵電存儲器在國際上仍停留于實(shí)驗(yàn)室階段。這主要是由于HfO₂基鐵電薄膜鐵電性起源機(jī)理較為復(fù)雜,人們對HfO₂基薄膜的鐵電性能調(diào)控規(guī)律認(rèn)識不夠。本論文采用第一性原理分子動力學(xué)計(jì)算方法研究了應(yīng)力/應(yīng)變下HfO₂鐵電相的形成機(jī)理和極化翻轉(zhuǎn)性能。本論文取得的研究成果包括以下幾個方面:(1)溫度和靜水壓力對HfO₂和Hf_0.5Zr_0.5O₂的相變的影響。研究發(fā)現(xiàn),在大氣壓下,隨著溫度的升高,HfO₂在1900 K和2700K時分別從單斜相轉(zhuǎn)變到四方相,進(jìn)而到立方相。而在室溫下隨著靜水壓的增...

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.2鐵電薄膜電滯回線的疲勞

子由于半徑大，電價低，所以處于氧八面體之間的間鈣(Ca)等。而B離子半徑小，電價高，一般位于氧Zr)、鉭(Ta)等[4]。不同A，B的組合，得到的鐵電性還可以被各種離子復(fù)合取代，使得其鐵電性能有很電體憑借其種類多，結(jié)構(gòu)簡單，使得其在工業(yè)上有廣礦結(jié)構(gòu)鐵電體有鋯鈦酸鉛(PZT....

圖1.3HfO2溫度作用下的相結(jié)構(gòu)，其中紅色的原子為O，藍(lán)色的原子為Hf

鐵電場效應(yīng)晶體管[15-17]、負(fù)電容場效應(yīng)晶體管等方面都具有廣泛的應(yīng)用前景[18]。并且很有希望打破傳統(tǒng)鐵電材料的發(fā)展瓶頸，推動鐵電存儲器的發(fā)展再上一個新的臺階。但目前HfO2基鐵電存儲器還無法投入商用，主要還是由于研究得到的性能還達(dá)不到商用的要求，使得對HfO2基鐵電存儲....

圖3.1HfO2單斜相2×2×2超胞升溫示意圖

應(yīng)力對HfO2和Hf0.5Zr0.5O2相穩(wěn)定性的間步長為1fs，將HfO2單斜相超胞00K，升溫間隔為200K，每個階梯下HfO2的結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡狀態(tài)。

圖3.2HfO2在不同溫度下的相變過程

19圖3.2HfO2在不同溫度下的相變過程。(a)和(b)分別給出了晶胞在溫度和無應(yīng)力條件下的角度和晶格參數(shù)。通過觀察HfO2晶格常數(shù)的變化和晶胞角度的變化，得到如圖3.2(a)和3.2(b)所示HfO2在升溫過程中的相變過程，圖中對應(yīng)的各相的單胞原子結(jié)構(gòu)。圖3.2....

本文編號：3933775