基于新型相变路径的Hf0.5Zr0.5O2的畴调控

HfO2基铁电薄膜的极化源于在四方(T)相向单斜(M)相转变过程中形成的亚稳态正交(O)相，研究中通常通过调节O相含量优化剩余极化(Pr)，而对于铁电畴取向的调控仍然不够深入。本数据集针对TiN (001), (110), (111)三种单晶衬底上的HZO样品进行晶体结构和对应电学特性分析，采取同步辐射掠入射X射线衍射(GIXRD)和高分辨透射电子显微镜技术(HRTEM)对实验样品进行物理表征，采用Keithley 4200A-SCS半导体参数分析仪对样品进行电学特性表征，数据集内含XRD图像文件，TEM图像文件及电学特性极化强度-电场曲线(P-E)数据文件。数据分析结果表明，在电场下完全贡献于剩余极化的(001)ₒ和/或(010)ₒ畴在TiN (001)和(111)上是可控的，与TiN (110)相比，产生了增强的Pr。关键在于从T相最长的c轴向O相相对较短的bₒ/cₒ轴的隐藏转变，以及报告的向最长的aₒ轴的转变，这一过程受到单晶TiN与多晶HZO之间周期性界面位错的辅助。本数据集为通过控制界面位错和进一步的畴取向来主导HZO薄膜的铁电行为提供了重要的数据支撑。