研究目的
研究脉冲激光沉积法制备的梯度掺杂Y2O3:HfO2薄膜的合成与铁电性能。
研究成果
该研究通过脉冲激光沉积（PLD）的梯度掺杂法成功合成了铁电HYO薄膜，其剩余极化强度为10.5 μC/cm2，介电常数为27。这些薄膜展现出良好的稳定性和铁电性能，有望应用于高性能纳米电子器件。
研究不足
该研究聚焦于HYO薄膜的合成与表征，但未探讨其集成至功能器件中的情况或在工作条件下的长期稳定性。
1：实验设计与方法选择：
采用脉冲激光沉积（PLD）技术，通过交替溅射HfO2和Y2O3陶瓷靶材制备HYO薄膜。衬底温度维持在250°C，氧压为0.155毫巴，流量为5标准立方厘米每分钟（sccm）。HfO2和Y2O3陶瓷靶材的激光脉冲频率分别为5赫兹和2赫兹。
2：155毫巴，流量为5标准立方厘米每分钟（sccm）。HfO2和Y2O3陶瓷靶材的激光脉冲频率分别为5赫兹和2赫兹。 样品选择与数据来源：
2. 样品选择与数据来源：HYO薄膜沉积于40纳米厚的TiN下电极上。沉积后采用氮气氛围的快速热退火炉进行退火处理，温度530°C，时间60秒。
3：实验设备与材料清单：
氧化铪（HfO2）和氧化钇（Y2O3）陶瓷靶材（Alfa Aesar，99.99%）、KrF准分子激光器（248纳米）、高分辨衍射仪（SmartLab，理学）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、X射线光电子能谱仪（XPS，赛默飞世尔科技K-Alpha）、Radiant Precision LC系统、安捷伦E4980A精密LCR表、用于压电力显微镜研究的MFP-3D（牛津仪器Asylum Research）。
4：99%）、KrF准分子激光器（248纳米）、高分辨衍射仪（SmartLab，理学）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、X射线光电子能谱仪（XPS，赛默飞世尔科技K-Alpha）、Radiant Precision LC系统、安捷伦E4980A精密LCR表、用于压电力显微镜研究的MFP-3D（牛津仪器Asylum Research）。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：HYO薄膜经退火处理后，通过紫外光刻暴露30×30平方微米阵列方块。采用热蒸发法制备上电极[铬（30纳米）/金（15纳米）]。
5：数据分析方法：
采用掠入射X射线衍射（GI-XRD）、扫描透射电子显微镜（STEM）、能量色散谱（EDS）、XPS、P-E电滞回线、电容-电压（C-V）测量及压电力显微镜（PFM）分析薄膜特性。
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High-resolution diffractometer
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Rigaku
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X-ray photoelectron spectroscopy
K-Alpha
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Precision LCR meter
E4980A
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Used for measuring the frequency dependence of capacitance (C-f) and capacitance vs voltage (C-V).
E4980A/E4980AL Precision LCR Meter
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Hafnium oxide
HfO2
Alfa Aesar
Used as a ceramic target for pulsed laser deposition to synthesize the HYO thin film.
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Yttrium oxide
Y2O3
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Used as a ceramic target for pulsed laser deposition to synthesize the HYO thin film.
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Used for pulsed laser deposition with a wavelength of 248 nm and a fluence of 2 J/cm2.
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High-resolution transmission electron microscope
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Used for analyzing the cross-sectional structure of the film.
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