一种超薄的InO中间层作为氧储存层，用于缺陷钝化并提升铪基器件的铁电性能

《Journal of Materials Chemistry C》：An ultra-thin InO interlayer as an oxygen reservoir for defect passivation and enhanced ferroelectricity in hafnia devices

通过引入铟氧化物（InO）中间层，有效补偿氧化锆（HZO）界面氧空位，抑制亚氧化物形成，提升超薄HZO铁电电容器的界面稳定性和可靠性。实验显示剩余极化提升35%，漏电流降低一个数量级，耐久性超过10^8次循环。

　　

我们提出了一种界面工程方法，通过引入氧化铟（InO）中间层来提高超薄氧化铪锆（HZO）电容器的铁电性能和可靠性。作为氧的储存层，InO中间层在热处理过程中补充HZO与电极界面处的氧空位，从而缓解由界面引起的退化，抑制亚氧化物的形成并提高界面稳定性。与没有InO的对照器件相比，TiN/InO/HZO/TiN金属-铁电-金属（MFM）堆栈在代表性器件中表现出高达35%的剩余极化强度（P_r）提升，以及大约一个数量级的漏电流降低。包括X射线光电子能谱（XPS）和电子能量损失谱（EELS）在内的光谱分析证实了亚氧化物比例的显著减少，验证了InO的供氧作用。此外，瞬态电流分析和导电性测试表明InO中间层有效钝化了界面“死层”，增强了界面电容和电荷传输能力。成核限制开关（NLS）分析显示畴切换动力学得到改善，切换时间分布更加均匀。耐久性和保持性测试证明了其出色的可靠性，能够在超过10⁸次切换循环后仍保持稳定的极化状态，持续时间超过十年。这些发现为铁电铪基器件中氧介导的缺陷钝化提供了关键见解，并为先进存储和逻辑应用提供了一种可扩展的策略。