Structure, properties and applications of HfO 2 -based piezoelectric films
Source abstract
Abstract
Recently, metal element doped HfO2 ultrathin films, i.e. Hf1-xAxO2 (A = Zr, Si, La, Y, Sr, Al, Ta, etc.), have garnered significant attention in the pursuit of developing ferroelectric memory. Hf1-xAxO2 ferroelectric films also exhibit strong piezoelectricity, with direct piezoelectric coefficients (d33) exceeding 37 pC N-1. Moreover, epitaxial strain and polarization switching can modulate the converse piezoelectric coefficient () from positive to negative values. By utilizing Hf1-xAxO2 piezoelectric films, a wide variety of actuators, resonators, sensors, and other energy conversion devices can be manufactured. Importantly, high-quality, large-size Hf1-xAxO2 films can be grown using atomic layer deposition (ALD) with an annealing temperature of ≤500 °C, which aligns with MEMS fabrication technology at the level of the CMOS backend-of-line (BEOL). Integrating MEMS/NEMS devices with CMOS chips can significantly improve the speed of operation and data collection, opening new possibilities for advanced electronic systems in future.
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Research context
OpenAlex topics: Ferroelectric and Negative Capacitance Devices · Semiconductor materials and devices · Machine Learning in Materials Science
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
College of Science, Jinling Institute of Technology, Nanjing 211169, China
School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
Funding
National Natural Science Foundation of China
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