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From compositional tuning to thermal budget engineering: Strategies to mitigate the wake-up effect in HZO and Al-doped HZO thin films

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Le résumé fourni par la source

This paper investigates the wake-up phenomenon in ferroelectric $$\text {Hf}_{x}\text {Zr}_{1-x}\text {O}_{2}$$ (HZO) thin films for non-volatile memory integration. While optimizing the Hf content (x) and film thickness can mitigate the initial pinched loop behavior, both pathways incur severe penalties in remanent polarization ( $$2P_{\text {r}}$$ ) or coercive field ( $$2E_{\text {c}}$$ ). To address high-reliability demands, we evaluate aluminum-co-doped HZO (HZAO), which provides superior automotive-grade stability but inherently exacerbates the initial wake-up effect. By systematic tuning of the crystallization thermal budget, we successfully eliminate this bottleneck. While low-temperature annealing ( $$400\,^{\circ }\text {C}$$ ) results in a severely suppressed normalized polarization ratio ( $$R_{\text {P}} \approx 0.25$$ ), an $$800\,^{\circ }\text {C}$$ thermal budget yields wake-up-free HZAO films ( $$R_{\text {P}} \approx 0.99$$ ) with high $$2P_{\text {r}}$$ values ( $$\sim 40~\upmu \text {C/cm}^2$$ ). Crucially, unlike undoped HZO, which severely degrades due to leakage currents at these temperatures, the HZAO films maintain a pristine ferroelectric loop shape without any structural degradation, offering a clear pathway for immediate device utilization without extensive preconditioning.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
From compositional tuning to thermal budget engineering: Strategies to mitigate the wake-up effect in HZO and Al-doped HZO thin films
Date Crossref
20/08/2026
Éditeur
Springer Science and Business Media LLC
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Fraunhofer Institute for Photonic Microsystms IPMS pays non établi dans la notice
    Structure de recherche

Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems et Fraunhofer Institute for Photonic Microsystms IPMS.

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