SNUEI

Atomic-Scale Scanning of Domain Network in the Ferroelectric HfO2 Thin Film

2024 · ACS Nano

저자

Kunwoo Park, Dong‐Min Kim, Kyoungjun Lee, Hyun‐Jae Lee, Jihoon Kim, Sungsu Kang, Alex Y. W. Lin, Alexander J. Pattison, Wolfgang Theis, Chang‐Hoon Kim, Hyesung Choi, Jung Woo Cho, Peter A. Ercius, Jun Hee Lee, Seung Chul Chae, 박정원 (Jungwon Park)

연구주제

Ferroelectric and Negative Capacitance Devices

NTIS 과학기술표준분류

에너지/자원만에너지·환경·원자력 확장

가장 가까운 분류(뇌과학 > 뇌공학 > 뇌모방 소자)가 에너지·환경·원자력 확장 범위 밖이다.

AI 연구 키워드·방법

ferroelectric domain wall 강유전성 하프늄 산화물

주사투과전자현미경(STEM)

키워드 (OpenAlex)

yttrium-doped hafnium oxide grain boundaries polarization domain walls spacer layer film thickness dependence ferroelectric phase stabilization

초록

Ferroelectric HfO 2 -based thin films have attracted much interest in the utilization of ferroelectricity at the nanoscale for next-generation electronic devices. However, the structural origin and stabilization mechanism of the ferroelectric phase are not understood because the film is typically nanocrystalline with active yet stochastic ferroelectric domains. Here, electron microscopy is used to map the in-plane domain network structures of epitaxially grown ferroelectric Y:HfO 2 films in atomic resolution. The ferroelectricity is confirmed in free-standing Y:HfO 2 films, allowing for investigating the structural origin for their ferroelectricity by 4D-STEM, high-resolution STEM, and iDPC-STEM. At the grain boundaries of <111>-oriented Pca2 1 orthorhombic grains, a high-symmetry mixed-( R 3 m, Pnm2 1 ) phase is induced, exhibiting enhanced polarization due to in-plane compressive strai…

이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)

연도과제부처사업수행기관NTIS 분류(1순위)
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2024스케일링의 한계를 극복한 강유전체 활용 초고집적 다치로직 메모리 소재 개발과학기술정보통신부나노소재기술개발울산과학기술원범위 밖
2024강유전 HfO2의 이종접합 구조에서의 개별 쌍극자 고립성 및 독립 쌍극자 스위칭 동역학 분석을 통한 쌍극자 양자 메모리 기능성 연구과학기술정보통신부개인기초연구(과기정통부)서울대학범위 밖
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박정원

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