[发明专利]氧化铪铁电相单晶及其制备方法

说明书

本申请公开了一种氧化铪铁电相单晶及其制备方法，属于铁电存储器技术领域，其中，氧化铪铁电相单晶的制备方法包括：获取两根氧化铪多晶料棒；将两根所述氧化铪多晶料棒共线设置，且两根所述氧化铪多晶料棒之间留有预设距离的缝隙；将所述缝隙置于激光加热区进行铁电单晶的生长得到氧化铪铁电相单晶。该方法可以生长出大尺寸、无宏观缺陷的铁电相。激光的照射稳定性好，加热区域温度均匀度高，不会发生由于温度不均匀所导致的相分离，导致组分变化，并且避免了污染问题，铁电薄膜质量更佳。

技术领域

本申请属于铁电存储器技术领域，具体涉及一种氧化铪铁电相单晶及其制备方法。

背景技术

铁电薄膜是一种得到广泛研究的铁电存储器的核心材料，与标准集成电路工艺兼容、可高密度集成的高速、低功耗、非易失性氧化铪基铁电场效应晶体管(FeFET)存储器极具应用潜力，是新型半导体存储器的重要发展方向。

目前，由于FeFET中氧化铪基铁电薄膜是多晶、多相结构，随机分布的铁电/顺电晶粒、晶粒取向和相界等微结构将引起小面积氧化铪基铁电薄膜之间的性能差异，从而导致其FeFET的存储性能均一性问题。这是阻碍其FeFET存储器产业化的技术瓶颈。

发明内容

本申请的目的是提供一种氧化铪铁电相单晶及其制备方法以解铁电薄膜多晶多相问题进而实现存储性能均一性。

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种氧化铪铁电相单晶的制备方法，该方法可以包括：

获取两根氧化铪多晶料棒；

将两根所述氧化铪多晶料棒共线设置，且两根所述氧化铪多晶料棒之间留有预设距离的缝隙；

将所述缝隙置于激光加热区进行铁电单晶的生长得到氧化铪铁电相单晶。

在本申请的一些可选实施例中，所述获取两根氧化铪多晶料棒，包括：

将氧化铪原料粉末进行加热干燥，得到干燥粉末；

将所述干燥粉末进行研磨和烧结，得到氧化铪粉末；

将所述氧化铪粉末进行压制定型烧结，得到氧化铪多晶料棒。

在本申请的一些可选实施例中，所述氧化铪原料粉末为二氧化铪粉末或掺杂的二氧化铪粉末。

在本申请的一些可选实施例中，所述掺杂的二氧化铪粉末的掺杂元素为硅、铝、锆、镧、铈、钇中的一种或多种的组合。

在本申请的一些可选实施例中，所述预设距离为1-1.5mm。

在本申请的一些可选实施例中，所述激光加热区的升温速率在30-60℃/min之间。

在本申请的一些可选实施例中，所述将所述缝隙置于激光加热区进行铁电单晶的生长得到氧化铪铁电相单晶包括：

将所述缝隙置于激光加热区并以相反转动的两根所述氧化铪多晶料棒；

当两根所述氧化铪多晶料棒靠近的两端处于熔融状态时，将两根所述氧化铪多晶料棒对接；

通入氧气以使晶体在氧气氛围中生长得到氧化铪铁电相单晶。

在本申请的一些可选实施例中，所述相反转动的转动速率为20-25r/min。

在本申请的一些可选实施例中，在所述将所述缝隙置于激光加热区进行铁电单晶的生长得到氧化铪铁电相单晶之后，所述氧化铪铁电相单晶的制备方法还包括：

持续通入氧气，降温1-2小时。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种氧化铪铁电相单晶，该氧化铪铁电相单晶利用第一方面实施例任一项所述的氧化铪铁电相单晶的制备方法制备而成。