近日，信息与电子工程学院李忠贤、赵毅课题组在新型铪基铁电薄膜与器件研究领域取得突破性进展，相关成果以“Impact of Bottom Electrode Crystallinity on Ferroelectricity of La-doped HfO₂”为题，发表在微电子器件领域的国际权威期刊IEEE Electron Device Letters 2023年第11期，并被选为“Editors’ Picks”以及期刊封面文章突出报道。浙江大学信息与电子工程学院为论文第一作者单位，硕博连读生李建国为第一作者，李忠贤研究员和赵毅教授为共同通讯作者，华东师范大学为合作单位。

图1 IEEE Electron Device Letters2023年第11期封面 

      铁电存储器具有高速、低功耗、高可靠性的优点，是下一代非挥发性存储器的有力竞争者之一。然而，传统铁电材料与标准CMOS工艺兼容性差问题和尺寸微缩难的问题制约着铁电存储器的发展。2011年，掺杂HfO2的铁电材料的问世开启了铁电存储器研究的新时代。铪基铁电薄膜的铁电极化源自非中心对称正交相(o相)，但由于不同晶相的形成、转变受到温度、缺陷、应力等多种因素的影响，因此，深入了解其铁电相的形成机理，对指导其工艺优化和高可靠性器件设计至关重要。

      该工作基于铪镧氧铁电电容器，系统地研究了衬底结晶工艺对器件可靠性的影响。研究发现，对多晶氮化钛衬底的退火结晶工艺可以有效地增强剩余极化并显著地抑制唤醒效应。特别地，用单晶Ge衬底的铁电器件具有显著优于多晶氮化钛衬底的铁电性和免唤醒（wake-up free）特性。研究表明衬底的结晶度对铁电器件的性能有极大影响。该工作对超薄铪基铁电薄膜的性能优化具有重要指导意义。

      近年来，赵毅教授和李忠贤研究团队针对后摩尔时代发展的核心问题，在新型铪基铁电存储器件其及其在存算一体化应用等方面进行了深入研究，相关工作已在International Electron Devices Meeting(IEDM)、IEEE Electron Device Letters、IEEE Transactions on Electron Devices、Applied Physics Letters、IEEE International Reliability Physics Symposium(IRPS)等顶级国际会议和权威学术期刊上发表系列研究论文数十篇，并取得多项技术发明专利。该系列研究工作得到了国家重点研发计划、浙江省重点研发计划、浙江省重点研发计划等科研项目的资助。

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