Regensburg 2022 – wissenschaftliches Programm

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KFM: Fachverband Kristalline Festkörper und deren Mikrostruktur

KFM 10: Focus session: Polar Materials Meet Energy demands

KFM 10.1: Preisträgervortrag

Dienstag, 6. September 2022, 09:30–10:00, H5

Einfluss des Sauerstoffgehalts auf das Koerzitivfeld für die Polarisationsumschaltung in HfO₂ aus der Dichtefunktionaltheorie — •Luis Azevedo Antunes — Hochschule für angewandte Wissenschaften München — Laureate of the Georg-Simon-Ohm-Prize 2022

Die fortschreitende Miniaturisierung in der Mikroelektronik stößt beim Thema Energieeffizienz zunehmend an ihre Grenzen. Der Grund sind die Speicher- und Schaltkonzepte, welche auf dem Schalten von elektrischen Strömen basieren. Einen Ausweg könnte hier der ferroelektrische Feldeffekt-Transistor (FeFET) bieten, welcher stromsparend und ohne Kondensator viel besser skalierbar ist. Mit dem vor 15 Jahren in einem Industrielabor in Dresden gefundenen ferroelektrischen HfO₂ und ZrO₂ gibt es ein Material, welches die Anforderungen bei sehr kleinen Bauelementen zu erfüllen scheint. Die Fluorit-struktur basierte ferroelektrische Phase des HfO₂ weist im Vergleich zu den Perowskit basierten Ferroelektrika jedoch ein höheres Koerzitivfeld auf, welches die Zuverlässigkeit einschränkt. Derzeit wird der Einfluss von Dotierstoffen sowie von Sauerstoff auf die Eigenschaften des Koerzitivfeldes und weiterer Eigenschaften untersucht. In dem Vortrag wird über First-Principle-Berechnungen dieser Eigenschaften berichtet, welches Übergangszustände in den kristallinen Materialien betrachtet. Die Ergebnisse führen zu einem grundlegenden Verständnis von Sauerstoffdefekten auf die Bindungsstruktur und weiterführend auf das Koerzitivfeld. Die Ergebnisse werden mit experimentell gemessenen Koerzitivfeldern verglichen.