电脉冲过程中氧离子可逆运动的证据：二元氧化物中出现的铁电性

铁电二元氧化物薄膜因其优于传统钙钛矿基铁电材料的兼容性而备受关注。其在CMOS框架内的兼容性和可扩展性使其成为将铁电器件集成到主流半导体组件中的理想候选者，包括下一代存储器件和各种逻辑器件，如铁电场效应晶体管和负电容场效应晶体管

据报道，在广泛采用这些材料方面仍然存在挑战，例如静电控制不足、可靠性受损，以及在非常大规模的集成方面EOT缩放的严重变化

发表在《材料期货》上的研究阐明了非晶介电膜中的铁电类型行为。然而，很难与具有特定相的决定性贡献的经典铁电膜清楚地区分这种观察到的磁滞和铁电性。因此，必须注意的是，将非晶材料归类为铁电材料正在进行科学辩论

作者讨论的铁电性的物理机制涉及氧离子在电脉冲过程中的可逆运动。氧离子的这种运动被认为是在二元氧化物中观察到的新兴铁电行为的关键促成因素。作者认为，这种可逆的氧离子运动在诱导和控制材料的铁电性能方面起着至关重要的作用

研究人员发现，由于开关过程中的微观离子迁移，超薄氧化物系统中存在新兴的铁电性。这些铁电二元氧化物膜受界面限制开关机制的控制。具有超薄非晶电介质的非易失性存储器器件将工作电压降低到±；1V.

尽管已经进行了一系列的表征测试和模拟分析，但对非晶电介质中出现铁电性背后的机制的理解仍然有限。为了推进这种新型铁电材料的应用，必须对其理论机理进行进一步的研究

该研究的高级作者Yan Liu教授表示，“我们的工作不仅阐明了二元氧化物中铁电性出现的机制，还为半导体技术的创新进步铺平了道路。”

“在非晶二元氧化物中发现新的铁电性，为非易失性存储技术解决方案开辟了一条新的途径，可以避免在缩放多晶硅掺杂HfO2基薄膜时可靠性下降和栅极泄漏增加的缺点。基于非晶电介质，可以实现具有低温工艺兼容性、低漏电流、优异可靠性和低工作电压的非易失存储器件。”

所提出的方法扩展了传统铁电性的研究主题，为未来的CMOS技术设计了大量广泛使用的超薄二元氧化物，用于逻辑或存储晶体管