综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

哈工大陈祖煌教授团队在铪基铁电薄膜领域取得新进展 为实现超快铁电存储提供依据

日期: 2024-04-24
浏览次数: 25

来源:哈工大大学


哈工大全媒体(梁英爽 王舒邈 周超 文/图)近日,哈工大深圳校区材料科学与工程学院陈祖煌教授团队在铪基铁电薄膜领域取得重要进展,研究成果以《通过受主-施主共掺杂方法提高超薄铪基铁电薄膜翻转特性》(Enhance dpolarization switching characteristics of HfO2 ultrathin films viaacceptor-donor co-doping)为题发表在《自然通讯》(Nature communications)上。团队创新性地将施主-受主共掺杂调控手段应用于铪基铁电器件极化翻转特性调控,为解决铪基铁电薄膜中存在的氧空位“双刃剑”难题提供新方法,为开发新一代高性能铁电存储器提供重要实验和理论基础。

二氧化铪铁电相是亚稳结构,作为二氧化铪中最常见的缺陷类型,氧空位在稳定亚稳铁电相方面效果显著。在高介电栅介质材料二氧化铪(HfO2)薄膜中发现的铁电性为解决铁电存储提供了新机遇。然而,氧空位也给器件性能带来负面影响。特别是氧空位对铁电畴壁的钉扎效应,导致二氧化铪铁电极化的翻转速度下降,使铪基铁电存储在读写速度上处于劣势。解决氧空位的“双刃剑效应”对提高二氧化铪铁电的极化翻转特性至关重要,是实现铪基铁电兼具高极化和快读写性能的关键。

针对上述问题,陈祖煌教授团队首次将受主(镧元素)-施主(钽元素)共掺杂方法应用于外延铪基铁电薄膜的性能调控。该方法在有效稳定铪基铁电极化相的同时,减少了薄膜中的氧空位含量,极大提升了薄膜质量。通过该方法,研究人员获得了同时具有高极化和快翻转特性的铪基铁电薄膜,翻转时间低至亚纳秒级别,可与传统钙钛矿铁电氧化物材料相媲美。此外,高质量薄膜保证了超薄厚度下的铁电性,研究团队在低至3纳米的共掺杂二氧化铪薄膜中仍具有稳定的铁电性。同时,团队揭示了氧空位在极化翻转过程中的负面作用以及共掺杂如何降低极化翻转能垒的微观机制。团队提出共掺杂策略,在铪基铁电材料的缺陷调控,实现翻转能垒降低、提高铁电性能、提升翻转速度等方面具有重要意义,为加快铪基铁电薄膜在新型低功耗、快速和非易失存储与逻辑器件中的实际应用提供有效指导。

哈工大深圳校区为论文第一完成单位。哈工大深圳校区博士生周超、西湖大学博士生马丽洋、中国科学院金属研究所冯燕朋博士为论文共同第一作者。哈工大深圳校区陈祖煌教授、西湖大学刘仕研究员为论文通讯作者。台湾阳明交通大学郭昌洋教授、南方科技大学黄浩亮博士、德国马普所张春富(Chun-Fu Chang)博士、印度科学学院苏吉(Sujit Das)教授等参与相关研究工作。

该研究工作获国家自然科学基金等项目支持。



Hot News / 相关推荐
  • 2025 - 07 - 15
    点击次数: 5
    来源:X-MOL离子稀土净化渣油 (PR) 来源于离子稀土矿石的精炼,主要由稀土元素 (REE)、铝 (Al) 和硅 (Si) 组成。这是一种可回收的次要资源。由于它被归类为低水平放射性废物 (LLW),因此带来了巨大的挑战。认识到 PR 的独特特性,本文描述了一种通过包括碱消解、盐酸浸出、唯一萃取剂富集和分离在内的多步骤过程回收和富集铝、稀土、铀 (U) 和钍 (Th) 的高效工艺。在...
  • 2025 - 07 - 15
    点击次数: 6
    来源:X-MOL稀土元素具有独特的物理化学性质,广泛应用于电子和航空航天等高科技领域。稀土精矿的分解过程至关重要。本文综述了稀土精矿碱分解过程的研究进展,阐明了各种碱性体系的优势。稀土精矿的单碱介质分解解决了传统酸基方法的缺点,特别是它们容易排放有害气体。双碱性介质工艺有助于氟 (F) 和磷 (P) 等相关元素的回收和高价值使用。酸碱联合工艺融合了两种方法的优点,能够在较低温度下提取稀土,显著减少...
  • 2025 - 07 - 14
    点击次数: 30
    来源:X-MOL生物浸出为从离子稀土矿石中提取中重稀土元素 (REE) 提供了一种绿色替代方案。然而,在所得渗滤液中,稀土元素主要以络合形式存在,使其回收具有挑战性。在本研究中,通过共沉淀对生物质废弃物(蟹壳)进行改性,将磁性 Fe3O4 附着在其表面,形成磁性 CS 生物吸附剂。这种生物吸附剂能够富集稀土元素,并且可以使用磁铁从浸出液中去除。研究了 pH 值和初始稀土浓度对吸附行为的影...
  • 2025 - 07 - 14
    点击次数: 27
    来源:X-MOL稀土元素 (REE) 具有独特的磁性、光学和催化特性,在现代技术中不可或缺。离子吸附型稀土矿石富含中、重稀土元素,是重要的战略资源。传统上,采用硫酸铵法提取稀土元素,造成氨氮污染。由于环保,生物浸出法在高效提取 REE 方面具有巨大潜力。目前,关于各种微生物代谢物浸出 REE 的作用的研究较少。然而,有必要找到有效的关键代谢物来调节关键代谢途径。在本研究中,选择黑曲霉、嗜青霉、烟曲...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务