【外延论文】利用新型异配体前驱体（N,N-二叔丁基乙酰亚胺酰胺）二甲基镓（DBADMGa）在宽温度范围内沉积Ga₂O₃原子层

        由韩国仁荷大学的研究团队在学术期刊Applied Surface Science发布了一篇名为Atomic layer deposition of Ga₂O₃ over a wide temperature range using a novel heteroleptic precursor (N,N-di-tert-butylacetimidamido)dimethylgallium (DBADMGa)（利用新型异配体前驱体（N,N-二叔丁基乙酰亚胺酰胺）二甲基镓（DBADMGa）在宽温度范围内沉积Ga₂O₃原子层）的文章。

摘要

        基于氧化铪的铁电材料（如 Hf₀.₅Zr₀.₅O₂，HZO）因具备优异的铁电特性，被认为是非易失性铁电存储器的理想候选材料。然而，由缺陷累积和界面缺陷演化引起的可靠性退化仍是其应用面临的主要挑战，尤其是在超薄铁电薄膜中更为突出。

        本研究通过在6 nm厚HZO薄膜底部引入超薄Ga₂O₃中间层，实现了Ga元素自底部界面向HZO中的掺入，从而提升了金属–铁电体–金属（MFM）电容器的可靠性。优化后的器件采用名义厚度为0.5 nm的Ga₂O₃中间层，在唤醒（wake-up）状态下的P–E测试中表现出2Pr = 46 μC/cm²的剩余极化值；同时，在本研究采用的脉冲循环测试条件下，其耐久性稳定达到10⁹次循环，而对照组电容器则在约10⁵次循环后便开始出现明显的极化退化。结构和电学分析表明，名义厚度为0.5 nm的Ga₂O₃中间层在器件制备过程中不太可能以完整、独立的界面层形式保留，而是形成了富集于HZO底部区域的Ga掺杂，从而改变了HZO下部区域的局部缺陷化学环境。此外，多电压电容–频率（Multi-V C-f）测试和角分辨X射线光电子能谱（Angle-Resolved X-ray Photoelectron Spectroscopy，ARXPS）分析进一步提供了证据，表明底部Ga掺入能够调控界面缺陷相关行为，从而抑制电循环过程中内部偏压（internal bias）的演化以及缺陷辅助泄漏电流的增加。能带对齐分析进一步表明，Ga掺入可能改变陷阱能级分布并提高电子导电激活能，从而有助于提升器件可靠性。研究结果表明，通过Ga掺入实现底部界面调控，是提高超薄氧化铪基铁电器件可靠性的一种有效策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2026.167326