研究目的
为了确定正交相铁电Hf0.5Zr0.5O2中电荷传输的传输机制，并明确导致电荷传输的陷阱（原子和电子结构）的性质，以及阐明它们在场循环中的作用。
研究成果
Hf0.5Zr0.5O2中的氧空位作为电荷局域化中心，是电场循环过程中导致性能退化的根源。漏电流通过陷阱间的声子辅助隧穿效应进行描述，并确定了陷阱能量参数。该研究揭示了通过降低陷阱密度来减少导电性和漏电流的机理，为优化Hf0.5Zr0.5O2薄膜制备工艺提供了可能的技术改进方向。
研究不足
该研究聚焦于Hf0.5Zr0.5O2薄膜，可能不直接适用于其他铁电材料。假设整个薄膜中陷阱分布均匀的情况在所有案例中未必成立。
1：实验设计与方法选择：
结合光学与输运实验、第一性原理模拟及输运建模。
2：样品选择与数据来源：
制备金属-绝缘体-金属结构的TiN/Hf0.5Zr0.5O2/TiN和TiN/Hf0.5Zr0.5O2/Pt样品用于光学与输运实验。
3：5Zr5O2/TiN和TiN/Hf5Zr5O2/Pt样品用于光学与输运实验。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：原子层沉积（ALD）技术、激光椭偏仪、卢瑟福背散射光谱仪、ARL X’TRA型X射线衍射仪、Agilent B1500A半导体器件参数分析仪、DDS400氘灯、DMR-4双棱镜单色仪、滨松R6358-10型光电倍增管。
4：实验步骤与操作流程：
Hf0.5Zr0.5O2薄膜沉积、退火处理、测试结构表征、铁电开关循环、极化与电流-电压测量、光学测量。
5：5Zr5O2薄膜沉积、退火处理、测试结构表征、铁电开关循环、极化与电流-电压测量、光学测量。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：采用声子辅助陷阱间隧穿（PATT）模型从漏电流中提取陷阱密度。
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Agilent B1500A Semiconductor Device Parameter Analyzer
B1500A
Agilent
Used for polarization-voltage (P-V) and current-voltage (I-V) measurements.
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Hamamatsu R6358-10 type photomultiplier tube
R6358-10
Hamamatsu
Used for recording the PL spectra.
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ARL X’TRA tool
X’TRA
Thermo Scientific
Used for symmetrical X-Ray diffraction.
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DDS400 deuterium lamp
DDS400
Used for the photoluminescence (PL) excitation.
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DMR-4 double-prism monochromator
DMR-4
Used for recording the PL spectra.
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