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HFO_(2)铁电体薄膜移相器设计
2024年
移相器作为阵列天线的关键部件,用来调整阵列天线中各个天线单元之间的相位差,从而实现波束的扫描。基于传输线周期性加载可变电容理论,设计了一款工作于K波段的HFO_(2)铁电薄膜移相器。为了实现低插损和紧凑型,该移相器采用HFO_(2)铁电体薄膜材料,相比传统的BST材料,其有着更大的调谐率、厚度更薄且损耗角正切更低,容易集成,同时结合共面波导叉指电容结构设计,该移相器有非常紧凑的尺寸。通过改变HFO_(2)铁电材料的介电常数从而实现电容的变化,进而实现相位的调控。仿真结果表明,通过加入直流偏置电压改变铁电体薄膜的介电常数,该移相器在22 GHz频点的移相量为80°,最大插损为-2.5 dB,回波损耗优于-10 dB。
李江常明超张义李兴赵其祥
关键词:共面波导铁电薄膜移相器介电常数
环境温度对HfO_(2)铁电存储器的质子辐照效应影响研究
2024年
基于HfO_(2)的铁电随机存取存储器(FeRAM)具有功耗低、存取速度快,易于小型化,抗干扰能力强等优势,在航天航空领域有广袤的发展空间。然而,FeRAM在太空环境下的抗辐照性能尚未得到全面的研究。研究了W/TiN/Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)(HZO)/TiN铁电存储器在常温和高温环境下经5 MeV质子辐照后的电学特性和铁电畴结构变化。通过电学和压电响应力显微镜(PFM)手段表征发现,在常温质子辐照后,电容器的介电常数(ε_(r))和剩余极化强度(P_(r))值均增大,器件的铁电性能提升,常温高注量质子辐照有利于存储器在太空环境中工作,但随着辐照时环境温度升高,HZO存储器的铁电性能下降,漏电流增大,铁电存储器的各项性能明显退化。
朱旭昊袁亦辉黄铭敏马瑶毕津顺许高博龚敏杨治美李芸
关键词:铁电存储器质子辐照温度
基于多面体转镜HfO_(2)薄膜的制备及性能研究
2024年
多面体转镜是激光直写设备中激光光束扫描系统的核心部件,其光学表面的反射率和均匀性会直接影响光刻机的扫描精度。研究了沉积在转镜上的氧化铪(HfO_(2))膜层的光谱特性、微观结构、表面和截面形貌、堆积密度等特征,并与沉积在平面行星上的HfO_(2)膜层的相关性能进行对比分析。测试结果表明,与平面行星上的HfO_(2)膜层相比,多面体转镜上的HfO_(2)膜层的折射率低0.13、堆积密度低0.15、结晶质量更差、表面粗糙度大1.01 nm。分析了多面体转镜上的HfO_(2)膜层的均匀性,并进行技术改进,改进后的HfO_(2)膜层的折射率提高了0.11、均匀性提高了0.24%。
陈兴凤张伟丽洪瑞金李令灏陈才冯操王蒙雷王麟王勤敏王焜
关键词:光刻激光直写反射率堆积密度
压强对HfO_(2)薄膜表面石墨烯合成的影响研究
2024年
采用真空电子束蒸镀工艺制备HfO_(2)高K介质薄膜,并在HfO_(2)衬底表面使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺无转移制备石墨烯。通过GIXRD、AFM、阻抗分析仪和激光拉曼光谱仪等,研究了生长温度对HfO_(2)薄膜微观结构、表面形貌和介电性能的影响,以及反应总压强对HfO_(2)衬底表面石墨烯生长的影响。结果表明,生长温度为250℃时HfO_(2)薄膜具有最优的表面形貌(RMS=0.232nm),为非晶态且相对介电常数最高(22.34)。适当的反应总压强能够平衡碳物种的传输与石墨烯的生长速率,促进反应物的均匀分布,从而改善石墨烯薄膜的质量。随着反应总压强的升高,石墨烯薄膜的质量先提高后降低,在150Pa压强条件下可获得表面光滑、缺陷水平最低的少层石墨烯薄膜。
武海进王伟杨玉帅樊瑞祥
关键词:石墨烯等离子体增强化学气相沉积生长温度压强
化学气相沉积HfO_(2)涂层的制备及性能
2024年
采用化学气相沉积(CVD)法在难熔金属Mo表面制备厚约8μm的HfO_(2)涂层。通过HSC Chemistry软件从热力学角度探究CVD HfO_(2)的反应过程,分析HfO_(2)涂层的微观形貌、择优生长情况和纳米力学性能,测试涂层与基体的结合力及抗热震性。结果表明:HfO_(2)涂层与基体结合良好,在经历25~2000℃,100次循环热震后涂层表面未出现宏观剥落;划痕法测定的涂层附着力约23 N;在2.5~5μm波段,涂层表面平均发射率为0.48,将Mo在该波段的平均发射率提高了近5倍。
何锐朋朱利安王震叶益聪李顺唐宇白书欣
关键词:化学气相沉积热力学计算抗热震性
厚度对Cu/HfO_(2)/ITO器件阻变特性的影响
2024年
采用直流磁控溅射方法,通过调节溅射时间研究二氧化铪(HfO_(2))功能层的厚度对Cu/HfO_(2)/ITO器件阻变性能的影响。利用X射线衍射技术测试了所制备的HfO_(2)薄膜的晶体结构,实验结果表明,随着厚度的增加,HfO_(2)薄膜的衍射峰的强度增加。利用X射线光电子能谱对12 nm厚的HfO_(2)薄膜进行了成分和价态分析,证实所制备的HfO_(2)薄膜中的Hf为+4价。通过对Cu/HfO_(2)/ITO器件进行I-V特性测试,发现3种功能层厚度不同的Cu/HfO_(2)/ITO器件都属于双极转变,且都需无进行初始化操作;对Cu/HfO_(2)/ITO器件进行循环耐受性测试,器件经过60次循环后仍能保持良好的开关特性;对Cu/HfO_(2)/ITO器件的稳定性进行分析,随着厚度的增加,RHRS与RLRS的离散系数增加,器件的稳定性降低,功能层厚度约为12 nm的Cu/HfO_(2)/ITO器件稳定性最佳。对功能层厚度约为12 nm的Cu/HfO_(2)/ITO器件的I-V曲线进行双对数拟合,拟合结果表明,器件在低电阻状态(LRS)时符合欧姆传导机制,在高电阻状态(HRS)时符合空间电荷限制电流传导机制。通过设置功能层厚度约为12 nm的Cu/HfO_(2)/ITO器件的SET限制电流,表明器件具有多值存储的应用潜力。研究结果表明,通过调整功能层HfO_(2)厚度有利于提高Cu/HfO_(2)/ITO的阻变性能。
李琳琳何木芬吴枚霞马垒马垒
关键词:薄膜厚度磁控溅射
Interfacial stress engineering toward enhancement of ferroelectricity in Al doped HfO_(2) thin films
2024年
Ferroelectric HfO_(2)has attracted much attention owing to its superior ferroelectricity at an ultra-thin thickness and good compatibility with Si-based complementary metal-oxide-semiconductor(CMOS)technology.However,the crystallization of polar orthorhombic phase(o-phase)HfO_(2)is less competitive,which greatly limits the ferroelectricity of the as-obtained ferroelectric HfO_(2)thin films.Fortunately,the crystallization of o-phase HfO_(2)can be thermodynamically modulated via interfacial stress engineering.In this paper,the growth of improved ferroelectric Al doped HfO_(2)(HfO_(2):Al)thin films on(111)-oriented Si substrate has been reported.Structural analysis has suggested that nonpolar monoclinic HfO_(2):Al grown on(111)-oriented Si substrate suffered from a strong compressive strain,which promoted the crystallization of(111)-oriented o-phase HfO_(2)in the as-grown HfO_(2):Al thin films.In addition,the in-plane lattice of(111)-oriented Si substrate matches well with that of(111)-oriented o-phase HfO_(2),which further thermally stabilizes the o-phase HfO_(2).Accordingly,an improved ferroelectricity with a remnant polarization(2P_(r))of 26.7C/cm^(2) has been obtained.The results shown in this work provide a simple way toward the preparation of improved ferroelectric HfO_(2)thin films.
S X ChenM M ChenY LiuD W CaoG J Chen
基于结构力学和流体动力学分析的HfO_(2)空心微针结构研究及评价
2024年
目的研究不同尖端尺寸HfO_(2)空心微针(hollow microneedle,HMN)的结构力学性能和HfO_(2)空心微针流体力学性能,以增强HfO_(2)空心微针的穿刺性能,减少给药过程中液体药物的损耗,并提高空心微针给药的精准性。方法针对HfO_(2)空心微针长度(L=250μm、350μm、500μm)、直径(D_(b)=150μm、200μm、250μm)以及针尖直径(D_(t)=10μm、20μm、30μm)进行正交设计得到9组HMN的尺寸参数组合,并进行结构力学分析,选出最优外形的HfO_(2)空心微针。对T形、120°Y形和60°Y形三种形状的管腔孔道进行流体动力学分析。在不同入口压力下,研究三种管腔内部流体的压力场、速度场分布,并分析3种管腔的流体速度损失,量化评估HfO_(2)空心微针孔道的流动性能。结果针对9组HfO_(2)空心微针的结构力学分析,结果显示微针长度为350μm、基底直径为200μm、尖端直径为20μm时,HfO_(2)空心微针能得到较高的安全系数并保持结构的稳定性,在穿刺过程中未发生失效。针对HfO_(2)空心微针的流体动力学研究,结果表明,60°Y形的HfO_(2)空心微针管腔,入口至出口处的速度损失最小。结论本文设计的HfO_(2)空心微针在满足安全要求的同时可实现穿刺性能优化,并减少流速损失和实现无堵塞给药,为后续降低实验研究相关的成本和时间提供指导。
魏静邱珍珍周瑞
关键词:计算流体动力学有限元分析透皮给药
1064 nm激光入射角度对HfO_(2)薄膜材料损伤特性的影响研究
2024年
脉冲激光参数及其与物质作用方式,对薄膜材料的损伤过程与损伤识别至关重要。以单层HfO_(2)薄膜为对象,研究了改变波长为1064 nm、脉宽为10 ns的脉冲激光入射角度对薄膜材料损伤特性的影响。利用COMSOL对激光以不同入射角度作用于薄膜时的温度场变化,以及薄膜表面光斑形状的变化进行了仿真。以1-on-1测量方式,选择入射角度分别为0°、30°、45°、60°对样品进行测试,获得了各入射角度下的薄膜损伤形貌,用光学显微镜和白光干涉仪对其进行表征,对实验观察结果与仿真结果进行了分析对比后可知:相同激光功率条件下,随着激光入射角度变大,在薄膜表面的光斑图像逐渐变成椭圆光斑,光斑中心最高温度降低,损伤斑的横向和纵向尺寸均变大,横向尺寸变化尤其迅速,薄膜损伤面积变大,损伤最大深度变浅,激光损伤阈值增大,抗激光损伤能力变强。
张凯荣苏俊宏吴慎将
关键词:脉冲激光仿真
稀土掺杂下外延HfO<sub>2</sub>薄膜的铁电性研究
2024年
本研究专注于稀土金属Y和La掺下HfO2薄膜的铁电性。采用脉冲激光沉积技术,在(001)取向SrTiO3衬底上利用La0.7Sr0.3MnO3薄膜作为底电极,成功实现了沿(111)取向生长的外延薄膜。研究发现,掺杂下的HfO2薄膜呈现出较好的结晶性,在室温下压电系数d33约为6 pm/V,畴翻转可达180˚,剩余极化强度可达到12.91 μC/cm2,表现出良好的铁电性。这些实验成果为基于HfO2薄膜的电子器件设计提供了重要的实验基础。This study focuses on the ferroelectric properties of Y and La doped HfO2 thin films. The epitaxial films grown along the (111) orientation were successfully prepared on (001)-oriented SrTiO3 substrate using La0.7Sr0.3MnO3 film as the substrate electrode by Pulsed laser deposition technique. The results show that the doped HfO2 films exhibit good crystallinity, the piezoelectric coefficient d33 is about 6 pm/V at room temperature, the domain inversion can reach 180˚, and the residual polarization strength can reach 12.91 μC/cm2, exhibit good ferroelectric properties. These experimental results provide an important experimental basis for the design of electronic devices based on HfO2 thin films.
刘洋李伟伟
关键词:稀土掺杂铁电薄膜

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邵建达
作品数:969被引量:1,447H指数:17
供职机构:中国科学院上海光学精密机械研究所
研究主题:激光损伤 激光损伤阈值 光学薄膜 光学元件 面形
范正修
作品数:503被引量:1,588H指数:18
供职机构:中国科学院上海光学精密机械研究所
研究主题:光学薄膜 激光损伤阈值 激光损伤 多层膜 薄膜光学
刘正堂
作品数:189被引量:695H指数:13
供职机构:西北工业大学材料学院
研究主题:电子结构 第一性原理计算 第一性原理 射频磁控溅射 光学性质
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作品数:148被引量:230H指数:8
供职机构:成都精密光学工程研究中心
研究主题:激光损伤 光学元件 抛光 面形 光学薄膜
贺洪波
作品数:201被引量:428H指数:12
供职机构:中国科学院上海光学精密机械研究所
研究主题:光学薄膜 激光损伤阈值 镀膜 激光损伤 夹具