Ferroelectricity in simple binary ZrO 2 and HfO 2

Nano Letters

Volumn 12, Issue 8, 2012, Pages 4318-4323

  Müller, Johannes ^a   Böscke, Tim S ^b,g   Schröder, Uwe ^b,c   Mueller, Stefan ^c   Bräuhaus, Dennis ^d,h   Böttger, Ulrich ^d   Frey, Lothar ^e   Mikolajick, Thomas ^c,f  

^a FRAUNHOFER INSTITUTE FOR PHOTONIC MICROSYSTEMS   (Germany)

^b QIMONDA DRESDEN GMBH AND CO OHG   (Germany)

^c NAMLAB GGMBH   (Germany)

^d RWTH AACHEN UNIVERSITY   (Germany)

^e FRAUNHOFER INSTITUTE FOR INTEGRATED SYSTEMS AND DEVICE TECHNOLOGY IISB   (Germany)

^f DRESDEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Germany)

^g Bosch Solar Energy AG   (Germany)

^h Aixtron   (Germany)

Author keywords

Ferroelectric; hafnium oxide; phase transition; thin film; zirconium oxide

Indexed keywords

BINARY OXIDES; CENTROSYMMETRIC CRYSTALS; FERROELECTRIC PHASE; FERROELECTRIC PHASE TRANSITION; LINEAR DIELECTRIC; MIXED OXIDE; MONOCLINIC TRANSITION; NANO SCALE; NON-CENTROSYMMETRIC; ORTHORHOMBIC PHASE; ROOM TEMPERATURE; SPACE GROUPS; SPONTANEOUS POLARIZATIONS; STRUCTURAL INVESTIGATION; SUB 10 NM; TEMPERATURE DEPENDENT; TRANSITION-METAL OXIDES;

FERROELECTRIC MATERIALS; FERROELECTRICITY; MICROELECTRONICS; OXIDES; PHASE TRANSITIONS; THIN FILMS; TRANSITION METAL COMPOUNDS; TRANSITION METALS; ZIRCONIA; ZIRCONIUM ALLOYS;

HAFNIUM OXIDES;

EID: 84864679411     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl302049k     Document Type: Article

References (50)

1. Garvie, R. C.; Hannink, R. H. J.; Pascoe, R. T. Nature 1975, 258, 703
2. Weiss, L. Z. Anorg. Chem. 1910, 65 (1) 178-227
3. Curtis, C. E. J. Am. Ceram. Soc. 1947, 30 (6) 180-196
4. Curtis, C. E.; Doney, L. M.; Johnson, J. R. J. Am. Ceram. Soc. 1954, 37 (10) 458-465
5. Choi, J. H.; Mao, Y.; Chang, J. P. Mater. Sci. Eng. R 2011, 72 (6) 97-136
6. Kittl, J. A.; Opsomer, K.; Popovici, M.; Menou, N.; Kaczer, B.; Wang, X. P.; Adelmann, C.; Pawlak, M. A.; Tomida, K.; Rothschild, A.; Govoreanu, B.; Degraeve, R.; Schaekers, M.; Zahid, M.; Delabie, A.; Meersschaut, J.; Polspoel, W.; Clima, S.; Pourtois, G.; Knaepen, W.; Detavernier, C.; Afanas'ev, V. V.; Blomberg, T.; Pierreux, D.; Swerts, J.; Fischer, P.; Maes, J. W.; Manger, D.; Vandervorst, W.; Conard, T.; Franquet, A.; Favia, P.; Bender, H.; Brijs, B.; van Elshocht, S.; Jurczak, M.; van Houdt, J.; Wouters, D. J. Microelectron. Eng. 2009, 86 (7-9) 1789-1795
7. Ushakov, S. V.; Navrotsky, A.; Yang, Y.; Stemmer, S.; Kukli, K.; Ritala, M.; Leskelä, M. A.; Fejes, P.; Demkov, A.; Wang, C.; Nguyen, B. Y.; Triyoso, D.; Tobin, P. Phys. Status Solidi B 2004, 241 (10) 2268-2278
8. Böscke, T. S.; Hung, P. Y.; Kirsch, P. D.; Quevedo-Lopez, M. A.; Ramirez-Bon, R. Appl. Phys. Lett. 2009, 95 (5) 052904-3
9. Müller, J.; Böscke, T. S.; Schröder, U.; Reinicke, M.; Oberbeck, L.; Zhou, D.; Weinreich, W.; Kücher, P.; Lemberger, M.; Frey, L. Microelectron. Eng. 2009, 86 (7-9) 1818-1821
10. Shen, P.; Lee, W. H. Nano Lett. 2001, 1 (12) 707-711
11. Shukla, S.; Seal, S.; Vij, R.; Bandyopadhyay, S.; Rahman, Z. Nano Lett. 2002, 2 (9) 989-993
12. Navrotsky, A. J. Mater. Chem. 2005, 15, 1883-1890
13. Ruh, R.; Garrett, H. J.; Domagala, R. F.; Tallan, N. M. J. Am. Ceram. Soc. 1968, 51 (1) 23-28
14. Kim, H.; McIntyre, P. C.; Saraswat, K. C. J. Mater. Res. 2004, 19 (2) 643-650
15. Park, P. K.; Kang, S.-W. Appl. Phys. Lett. 2006, 89 (19) 192905
16. Tomida, K.; Kita, K.; Toriumi, A. Appl. Phys. Lett. 2006, 89 (14) 142902
17. Kita, K.; Kyuno, K.; Toriumi, A. Appl. Phys. Lett. 2005, 86 (10) 102906
18. Ushakov, S. V.; Brown, C. E.; Navrotsky, A. J. Mater. Res. 2004, 19 (3) 693-696
19. Losovyj, Y. B.; Ketsman, I.; Sokolov, A.; Belashchenko, K. D.; Dowben, P. A.; Tang, J.; Wang, Z. Appl. Phys. Lett. 2007, 91 (13) 132908
20. Wiemer, C.; Lamagna, L.; Baldovino, S.; Perego, M.; Schamm-Chardon, S.; Coulon, P. E.; Salicio, O.; Congedo, G.; Spiga, S.; Fanciulli, M. Appl. Phys. Lett. 2010, 96 (18) 182901-182903
21. Zhao, X.; Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 2002, 65 (23) 233106
22. Zhao, X.; Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 2002, 65 (7) 75105
23. Kim, S. K.; Hwang, C. S. Electrochem. Solid-State Lett. 2008, 11 (3) G9-G11
24. Böscke, T. S.; Müller, J.; Bräuhaus, D.; Schröder, U.; Böttger, U. Appl. Phys. Lett. 2011, 99 (10) 102903
25. Böscke, T. S.; Teichert, S.; Bräuhaus, D.; Müller, J.; Schröder, U.; Böttger, U.; Mikolajick, T. Appl. Phys. Lett. 2011, 99 (11) 112904
26. Müller, J.; Schröder, U.; Böscke, T. S.; Müller, I.; Böttger, U.; Wilde, L.; Sundqvist, J.; Lemberger, M.; Kücher, P.; Mikolajick, T.; Frey, L. J. Appl. Phys. 2011, 110 (11) 114113
27. Müller, S.; Müller, J.; Singh, A.; Riedel, S.; Sundqvist, J.; Schröder, U.; Mikolajick, T. Adv. Funct. Mater. 2012, 22 (11) 2412-2417
28. Müller, J.; Böscke, T. S.; Bräuhaus, D.; Schröder, U.; Böttger, U.; Sundqvist, J.; Kücher, P.; Mikolajick, T.; Frey, L. Appl. Phys. Lett. 2011, 99 (11) 112901
29. Bousquet, E.; Spaldin, N. A.; Ghosez, P. Phys. Rev. Lett. 2010, 104 (3) 37601
30. Böscke, T. S.; Müller, J.; Bräuhaus, D.; Schröder, U.; Böttger, U. Tech. Dig. IEDM 2011, 547-550
31. Müller, J.; Böscke, T. S.; Schröder, U.; Hoffmann, R.; Mikolajick, T.; Frey, L. IEEE Electron Device Lett. 2012, 33 (2) 185
32. Scott, J. F. J. Phys.: Condens. Matter. 2008, 20 (2) 21001
33. Málek, J.; Beneš, L.; Mitsuhashi, T. Powder Diffraction 1997, 12 (2) 96-98
34. Heuer, A. H.; Ruhle, M.; Marshall., D. B. J. Am. Ceram. Soc. 1990, 73, 1084-1093
35. Bouvier, P.; Djurado, E.; Lucazeau, G.; Le Bihan, T. Phys. Rev. B 2000, 62 (13) 8731
36. Kisi, E. H.; Howard, C. J. Key Eng. Mater. 1998, 153-154, 1-36
37. Kisi, E. H.; Howard, C. J.; Hill, R. J. J. Am. Ceram. Soc. 1989, 72 (9) 1757-1760
38. Ruh, R.; Corfield, P. W. R. J. Am. Ceram. Soc. 1970, 53 (3) 126-129
39. Lowther, J. E.; Dewhurst, J. K.; Leger, J. M.; Haines, J. Phys. Rev. B 1999, 60 (21) 14485
40. Suyama, R.; Takubo, H.; Kume, S. J. Am. Ceram. Soc. 1985, 68 (9) C-237-C-237
41. Aarik, J.; Aidla, A.; Kiisler, A.-A.; Uustare, T.; Sammelselg, V. Thin Solid Films 1999, 340 (1-2) 110-116
42. Dubourdieu, C.; Rauwel, E.; Roussel, H.; Ducroquet, F.; Hollander, B.; Rossell, M.; van Tendeloo, G.; Lhostis, S.; Rushworth, S. J. Vac. Sci. Technol. A 2009, 27 (3) 503-514
43. Heuer, A. H.; Lanteri, V.; Farmer, S. C.; Chaim, R.; Lee, R. R.; Kibbel, B. W.; Dickerson, R. M. J. Mater. Sci. 1989, 24 (1) 124-132
44. Shebanov, L.; Kusnetsov, M.; Sternberg, A. J. Appl. Phys. 1994, 76 (7) 4301-4304
45. Marshall, D. B.; Jarnes, M. R.; Porter, J. R. J. Am. Ceram. Soc. 1989, 72 (2) 218-227
46. Kumar, A.; Ciucci, F.; Morozovska, A. N.; Kalinin, S. V.; Jesse, S. Nat. Chem. 2011, 3 (9) 707-713
47. Lee, C.-K.; Cho, E.; Lee, H.-S.; Hwang, C. S.; Han, S. Phys. Rev. B 2008, 78 (1) 12102
48. Rauwel, E.; Dubourdieu, C.; Hollander, B.; Rochat, N.; Ducroquet, F.; Rossell, M. D.; van Tendeloo, G.; Pelissier, B. Appl. Phys. Lett. 2006, 89 (1) 12902
49. Chu, F.; Reaney, I. M.; Setter, N. J. Appl. Phys. 1995, 77 (4) 1671-1676
50. Chu, F.; Setter, N.; Tagantsev, A. K. J. Appl. Phys. 1993, 74 (8) 5129-5134