9月25日,西安电子科技大学郝跃院士团队联合香港城市大学和复旦大学在纤锌矿铁电材料耐久性问题上取得突破。相关研究论文已于9月11日发表在国际学术期刊《Science》上,西安电子科技大学为第一完成单位。
韩根全、周久人教授团队综合运用电输运分析、电子叠层衍射成像、电子能量损失谱、几何相位应变分析及第一性原理计算等手段,在原子尺度追踪缺陷动态演化,将焦点锁定于“氮空位”。团队发现循环电场驱动氮空位重新分布、局域团聚和长程迁移,一方面形成贯穿薄膜厚度方向的漏电通道并诱发硬击穿,另一方面与极化相关晶格重取向耦合,导致存储极化信号退化。
基于该机制,团队提出“氮空位拓扑稳定”调控概念:空间上构筑氮化铝钪/氮化铝铁电超晶格结构,阻挡氮空位沿薄膜厚度方向的长程迁移;能量上引入动态恢复方法,促使已局域聚集的氮空位重新分布。测试显示,该超晶格器件在保持完全极化翻转条件下实现超过100亿次循环耐久性,与此前纪录相比提升约两个数量级,经历10亿次循环后存储信号衰减控制在3%以内。
