氮掺杂钛酸钡薄膜

Wang, Tao; Gong, Fenghui; Ma, Xue; Shen, Pan; Wei, Xiankui; Kuo, Changyang; Yoshida, Suguru; Ku, Ruy Yu; Wang, Shuai; Yang, Zhenni; Zhang, Kelvin Hongliang L.; Liu, Xingjun; Tang, Yunlong; Zhu, Yinlian; Chang, Chun Fu; Das, Sujit; Ma, Xiuliang; Chen, Lang; Xu, Bin; Gopalan, Venkatraman; Bellaïche, L.; Martin, Lane W.; Chen, Zuhuang

氮掺杂钛酸钡薄膜

铁电极化提升近三倍

通过阴离子氮取代，突破钛酸钡的极化与居里温度极限，实现铁电性能的大幅提升。

王涛 · Gong, Fenghui · Ma, Xue · Shen, Pan · Wei, Xiankui · Kuo, Changyang · Yoshida, Suguru · Ku, Ruy Yu · 王帅 · Yang, Zhenni · Zhang, Kelvin Hongliang L. · 刘兴军 · Tang, Yunlong · 朱银莲 · Chang, Chun Fu · Das, Sujit · 马秀良 · 陈朗 · 徐宾 · Gopalan, Venkatraman · Bellaïche, L. · Martin, Lane W. · 陈祖煌

Science Advances 2025

参数信息

铁电极化: 70 μC/cm²
居里温度: 1213 K

技术优势

极化提升近三倍

氮取代增强钛与氮的杂化，使铁电极化从块体的约 25 μC/cm² 提升到 70 μC/cm²。

耐高温能力大幅增强

居里温度提高到约 1213 K，比块体高出约 810 K，铁电性可保持到更高温度。

合成路径简洁

采用反应脉冲激光沉积，在氮气生长气氛中一步制备高质量薄膜，无需复杂后处理。

应用场景

铁电存储器：更高极化改善存储窗口，提高数据保持力。
铁电器件集成：薄膜形式可直接集成到现有器件工艺中。
铁电场效应晶体管：高极化增强栅控能力，提升器件开关比。
柔性铁电器件：高居里温度允许在高温环境下仍保持铁电性，适合柔性器件在严苛条件下工作。