随着高性能计算与大数据存储需求的持续攀升，开发具备高密度、高速度和高可靠性的存储技术，已成为当前半导体产业发展的重要突破口，而存储器介质材料的创新与研发正展现出日益突出的战略价值。其中，HfO₂基薄膜作为一种关键介质材料，不仅在传统动态随机存储器（DRAM）中作为高介电电容器材料实现成功应用，更因其独特的铁电性能，成为新型铁电存储器（FeRAM）中极具潜力的电容器候选材料，其介电与铁电特性正推动其在DRAM、FeRAM、铁电场效应晶体管（FeFET）及铁电隧道结（FTJ）等多种信息存储器件中的广泛应用与深入发展。
模拟 Vc 分布、P-V 和 J-V 曲线，在循环演化过程中：醒来（3 MV/cm）、疲劳（1.2 MV/cm）和恢复（4 MV/cm）
在算力需求呈指数级增长的时代，铁电存储器因其非易失存储特性和低功耗优势，成为神经形态计算和存内计算架构的可靠选择，其中铪基铁电存储器凭借其与标准互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺的完美兼容性以及优异的三维集成能力，展现出卓越的性能潜力。然而，对比传统的铁电器件，铪基铁电器件的可靠性问题尤为突出：其在经历10⁶次读写循环后即出现显著的疲劳效应（可反转极化值逐渐降低），导致读写窗口急剧减小；当操作次数达10⁸次时，薄膜漏电流密度显著增加，进一步导致击穿，严重威胁器件使用寿命。因此，铪基铁电存储器的抗疲劳特性和耐久性等可靠性问题，已成为制约其发展的关键因素。
基于 HZO 的铁电电容器中唤醒、疲劳和恢复机制的示意图。箭头表示每次过程后粒子电荷态变化的方向
课题组侧重点与优势
已取得的研究进展
参考文献
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