[發明專利]一種原子級厚度的鉍氧基鐵電薄膜及其制備工藝有效
| 申請號： | 202111456088.4 | 申請日： | 2021-12-01 |
| 公開（公告）號： | CN114014648B | 公開（公告）日： | 2023-05-19 |
| 發明（設計）人： | 張林興;楊倩倩;賀卓平;田建軍 | 申請（專利權）人： | 北京科技大學 |
| 主分類號： | H10N97/00 | 分類號： | H10N97/00 |
| 代理公司： | 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401 | 代理人： | 岳野 |
| 地址： | 100083*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 原子 厚度 鉍氧基鐵電 薄膜 及其 制備 工藝 | ||
本發明屬于凝聚態物理、原子尺度鐵電薄膜領域，涉及到一種原子級厚度的鉍氧基鐵電薄膜及其制備工藝。該鐵電薄膜是以三層Bi?O層為周期的鉍氧基薄膜，結構為穩定的類四方相結構，其分子式為Bisubgt;(2?
技術領域
本發明屬于凝聚態物理、原子尺度鐵電薄膜領域，具體內容涉及到一種原子級厚度的鉍氧基鐵電薄膜的結構及其制備工藝。
背景技術
鐵電薄膜自身存在兩個或兩個以上的極化狀態，可以通過施加一個外加電場改變極化狀態，并且電壓撤去后極化狀態能夠穩定保持。極化指向正電荷累積的方向，伴隨著極化的翻轉會引起電流、電阻的變化，從而實現0和1的邏輯存儲。因此鐵電薄膜普遍應用于非易失存儲器等電子元器件。隨著集成技術的迅速發展，人們對微型器件的需求更加強烈，這就需要鐵電薄膜實現原子級厚度。但是早在20世紀以前，Landau唯象理論和橫場Ising模型研究均認為鐵電材料的鐵電性將限制在一定宏觀尺寸內。表面累積電荷引起的退極化場隨著厚度的降低而迅速增大，從而使薄膜的鐵電性能越來越低甚至消失。臨界尺寸效應在傳統鈣鈦礦鐵電體系薄膜中得到了驗證，例如BaTiO3[Y.S.Kim,D.H.Kim,J.D.Kim,etal.Critical?thickness?of?ultrathin?ferroelectric?BaTiO3?films[J].AppliedPhysics?Letters,2005,86(10):102907.]、PbZr0.2Ti0.8O3[Nagarajan?V,PrasertchoungS,Zhao?T,et?al.Size?effects?in?ultrathin?epitaxial?ferroelectricheterostructures[J].Applied?Physics?Letters,2004,84(25):5225-5227.]等。以Hf0.5Zr0.5O2為例的HfO2基鐵電薄膜呈現出于臨界尺寸效應相反的現象，即隨厚度降低反而極化會增大，這一發現突破了傳統的概念，引領了鐵電材料研究的新方向。近幾十年，石墨烯等二維材料的發現引起了人們廣泛的注意，不斷壯大的二維材料家族呈現了豐富的物理特性，例如量子霍爾效應、超導性、拓撲性等。一些二維體系鐵電材料也陸續被發現，例如CuInP2S6、In2Se3、WTe等，層間由范德瓦爾斯力連接的二維材料通過機械剝離可實現單層。但是遺憾的是，目前報道的傳統鈣鈦礦薄膜、HfO2基鐵電薄膜和二維范德瓦爾斯薄膜都很難在原子級厚度下實現宏觀鐵電性。
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