通过化学溶液沉积法制备的二维掺钇Hf0.5Zr0.5O2铁电薄膜

《ACS Applied Electronic Materials》：Two-Inch Y-Doped Hf0.5Zr0.5O2 Ferroelectric Films Fabricated by Chemical Solution Deposition

本研究首次利用溶胶-凝胶法在大尺寸硅基板上制备高质量Y-HZO材料，并集成至二维场效应晶体管中，通过MoS?通道实现陡峭开关特性与低功耗，器件阈值电压8.8V，亚阈值摆幅24.95mV/dec，滞回窗口2V。

　　

超低功耗逻辑器件是电子产业的未来发展方向，它们能够在极低的输入功率下实现最高的能效。当前电子领域面临的最大挑战之一是如何解决短沟效应和高工作电压问题，而通过在传统的二维场效应晶体管栅极结构中集成铁电负电容器可以解决这些问题。Y:Hf_0.5Zr_0.5O₂（Y-HZO）作为一种具有优异性能的非中心对称相邻相晶体铁电材料，与互补金属氧化物半导体技术高度兼容，被认为是实现铁电负电容的最佳候选材料。本研究首次成功采用溶胶-凝胶法在大型硅衬底上制备出了高质量的Y-HZO。研究人员利用堆叠的Y-HZO铁电材料制备了铁电场效应晶体管（FeFET），并将其集成到二硫化钼通道中，从而实现了快速的开关响应和低功耗。该FeFET表现出8.8伏的阈值电压、24.95毫伏/分贝的亚阈值摆幅（SS）以及2伏的滞后窗口。