三星电子和成均馆大学通过发射离子束将下一代半导体氧化铪存储器的性能提高三倍

手游巴士（www.shouyoubus.com）2022年05月13日讯:由韩国研究人员领导的国际联合研究小组开发了一种技术，该技术可以仅通过离子束工艺将作为下一代半导体材料而备受关注的氧化铪的存储性能提高三倍以上。

日， 由成均馆大学材料科学与工程系金允锡教授、能源科学系金永民教授、三星电子高级技术研究所研究员Jin-seong Huh领导的研究小组，美国橡树岭国家实验室的 Sergei Kalinin 和 Sergei Kalinin开发了世界上第一个通过用离子束照射氧化铪来提高铁电性的方法。这项研究因其学术影响力而受到认可，并于 12日在国际科学期刊《科学》上进行了介绍。 铁电性是物体的一部分由于外部磁场等外部因素而变为正或负后仍能保持其性质的一种性质。如果半导体材料具有高铁电性，则作为存储器中存储数据的基本结构的 0 和 1 之间的差异会增大，从而可以更准确地读取存储的数据。 通过使用具有铁电性的材料，甚至可以在纳米（ nm·十亿分之一米）的薄膜中实现半导体性能的想法已经在40多年前提出。特别是，氧化铪与其他材料的铁电性在50 nm 处迅速降低的材料相差几纳米。



由于其高铁电性，它也引起了人们的关注。然而，为了提高氧化铪的铁电性，需要多次施加电场等复杂的后处理工艺。根据不同的工艺条件，铁电性存在显着差异。由于在将其应用于实际过程中存在很大的局限性，因此难以实施。

离子束照射前氧化铪呈现铁电性，离子束照射后呈现铁电性。事实上，由于铁电性，在发射离子束的区域中，极化信号强烈出现。金允锡教授提供

研究小组提出了一种仅用离子束即可轻松控制氧化铪铁电性并显着提高精度的方法。氧化铪的铁电性与“氧空位”密切相关，这意味着氧原子从氧化物材料的晶体结构中缺失的位置。研究小组证实，仅通过在氧化铪上照射离子束即可控制氧空位的数量。

事实上，由于将离子束应用于氧化铪，发现铁电性增加了三倍以上。作为用显微镜观察的结果，还证实了与氧化铪的氧缺陷密度相关的晶体结构变化增加了铁电性。

金教授说：“通过这项研究，预计将加速利用铁电的高效半导体器件的商业化。做吧，”他说