Y:HfO₂铁电材料

超薄至块体稳定极化

通过Y掺杂与四配位氧空位复合缺陷协同作用，在无衬底约束条件下也能在块体厚度稳定极性正交相，突破HfO₂的反向尺寸效应，显著扩展器件可扩展性。

黄进 · Jiangheng, Yang · Shijie, Jia · Junhui, Wang · Yan, Fei · Wang, Zhipeng · 陈华 · 廖佳佳 · 廖敏 · 周益春

npj Computational Materials 2026

技术优势

无需衬底约束

增加Y掺杂或Y+VO4缺陷对浓度可显著放宽应变要求，使块体Y:HfO₂中实现铁电性成为可能。

临界厚度增大

Y+VO4缺陷对表面能的影响使Y:HfO₂薄膜稳定PO相的临界厚度比纯HfO₂更高。

应用场景

• 铁电存储器：利用Y:HfO₂在块体中的稳定铁电性，制造更厚的高密度铁电存储薄膜，提升器件集成度和可靠性。
• 存算一体芯片：Y:HfO₂的铁电性不受厚度限制，可用于存算一体芯片中的大规模铁电电容阵列，提高计算密度。
• 氧化铪基铁电器件：通过Y+VO4缺陷工程稳定极性正交相，为高性能氧化铪基铁电器件提供关键理论指导。
• 先进硅基技术集成：Y:HfO₂铁电性与硅基工艺兼容，且无需衬底约束，便于在先进硅基平台上集成厚膜铁电器件。