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氧等离子体脉冲时间对原子层沉积ZrO2反铁电储能电容器的影响
Impact of oxygen plasma pulse time on atomic-layer-deposited ZrO2 antiferroelectric energy storage capacitors
Conglin Zhang · Binbin Luo · Chenyan Wang · Ze Shang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
研究了氧等离子体脉冲时间对原子层沉积ZrO2反铁电薄膜及其电容器性能的影响。通过调节氧等离子体脉冲时长，优化了ZrO2薄膜的结晶特性、相纯度及界面质量，显著提升了器件的反铁电性与能量存储密度。结果表明，适当的脉冲时间可有效抑制氧空位缺陷，增强薄膜均匀性，从而提高击穿场强和极化差值。该工作为高性能反铁电电容器的可控沉积提供了关键工艺依据。
解读: 该ZrO2反铁电薄膜电容技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。通过优化氧等离子体脉冲工艺提升的高能量密度、高击穿场强特性，可直接应用于ST系列储能变流器和PowerTitan系统的直流母线支撑电容、滤波电容模块，替代传统电解电容，实现更高功率密度和更长寿命。反铁电材料的快速充放电特性与低损耗优势，...
用于高性能非对称超级电容器器件应用的ZrO2@MoO3负极材料
ZrO2@MoO3 anode for high performance asymmetric supercapacitor device application
Ashwani Maurya · Divya Singh · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
开发稳定、高效且低成本的储能器件需要高性能的负极材料。ZrO2是一种稳定的电极材料，但其电化学性能较差。因此，在本研究中，我们采用水热法合成了ZrO2@MoO3作为负极材料，并研究了其电化学行为。ZrO2@MoO3的比电容在3.3 A/g电流密度下达到916 F/g。该电极在经过2000次循环后仍能保持其初始比电容的90%。为了验证ZrO2@MoO3作为负极材料的实际应用潜力，我们以活性炭（AC）为正极构建了非对称器件（ZrO2@MoO3//AC）。该器件的能量密度和功率密度分别为15 Wh/k...
解读: 该ZrO2@MoO3复合阳极材料展现出916 F/g比电容和15 Wh/kg能量密度,对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有参考价值。其90%循环稳定性(2000次)和快速充放电特性可启发电化学储能单元优化,特别是在削峰填谷和频率调节场景。该材料的低成本制备路径为大规模储能系统降...
通过厚度调控抑制Hf0.2Zr0.8O2薄膜在电循环中的相变
Suppressing Phase Transition in Antiferroelectric Hf0.2Zr0.8O2 Films During Electrical Cycling by Thickness Scaling
Haoji Qian · Rongzong Shen · Minglei Ma · Miaomiao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年9月
在电循环过程中，反铁电（AFE）到铁电（FE）的相变（PT）会降低氧化锆（ZrO₂）基反铁电器件的储能性能和存储可靠性，限制了它们在微电子领域的应用。在这项工作中，我们研究了20%铪（Hf）掺杂的ZrO₂（Hf₀.₂Zr₀.₈O₂）反铁电薄膜在电循环过程中极化特性随厚度的演变。厚度缩放能有效抑制反铁电到铁电的相变，经过10⁸次电循环后，10纳米、8纳米和6纳米的Hf₀.₂Zr₀.₈O₂薄膜的相变程度分别为86.2%、27.9%和8.0%。结构分析表明，从10纳米到6纳米，微晶尺寸减小了43.58...
解读: 从阳光电源储能系统和功率电子产品的技术演进角度看，这项关于反铁电氧化铪锆薄膜的研究具有重要的前瞻价值。该研究通过厚度调控有效抑制了反铁电到铁电的相变退化，为高可靠性储能器件和嵌入式存储器提供了新的材料解决方案。 对于阳光电源的储能业务，这项技术的潜在价值体现在两个层面。首先，反铁电材料具有优异的能...
基于多功能MoOx/TiON层的高存储、低变异性、低功耗读写后读取超晶格HfO2/ZrO2铁电场效应晶体管存储器件
High-Storage, Low-Variability, and Low-Power Read-After-Write Superlattice HfO2/ZrO2 FeFET Memory Device by Using a Multifunctional MoOx/TiON Layer
Zheng-Kai Chen · Miau-Hua Hsiung · Zi-Rong Huang · Sheng-Min Wang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
在本研究中，我们提出了一种与现有商用半导体器件完全兼容的多功能栅极氧化物铁电晶体管技术。与单电极不同，该电极采用了 TiN/Mo（30 纳米）/TiN 阻挡层（BL - TiN）（2.5 纳米）结构，其绝缘体由埃级层叠的 HfO₂/ZrO₂ 结构组成，每层厚度为 6.5 埃。基于界面态密度（$D_{\text {it}}$）和 X 射线光电子能谱（XPS）结果，MoOx/TiOxNy 层的引入极大地抑制了金属 - 铁电体 - 绝缘体 - 半导体（MFIS）铁电场效应晶体管（FeFET）的电荷俘获...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于HfO2/ZrO2超晶格结构的铁电场效应晶体管（FeFET）存储技术虽然属于半导体存储领域，但其核心性能突破对我司光伏逆变器和储能系统的智能控制芯片具有重要的潜在应用价值。 该技术通过引入MoOx/TiOxNy多功能层实现的三大技术突破与我司产品需求高度契合：首先...
基于Zr0.75Hf0.25O2/Al2O3复合势垒的铁电隧道结
Ferroelectric tunnel junction based on Zr0.75Hf0.25O2/Al2O3 composite barrier
Yating Cao · Jingchao Xiao · Haoxin Qiao · Wei Zhang · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
具有可调谐穿隧电阻效应的铁电隧道结（FTJ）在新型非易失性存储器中具有重要应用前景。本研究制备了6 nm厚、Zr:Hf=3:1的Hf掺杂ZrO2（ZHO）铁电薄膜，其剩余极化达30 μC/cm²，并引入1 nm Al2O3介质层构建Pt/ZHO/Al2O3/W结构FTJ以抑制漏电流。器件实现了超过7000的穿隧电阻比，性能优于已报道的其他铪基/锆基FTJ。在100 ns脉冲写入下，器件表现出多态稳定性、10⁴ s以上保持特性及超过5×10⁴次的耐久性，且在0.2 V下获得8 A/cm²的较高读取...
解读: 该铁电隧道结技术对阳光电源储能系统和电动汽车产品具有前瞻性价值。其7000倍穿隧电阻比、10⁴s数据保持及5×10⁴次耐久性，可应用于ST系列储能变流器的参数存储模块和车载OBC的配置记忆单元，替代传统EEPROM实现更快速的状态保存与恢复。100ns写入速度适配PowerTitan系统的实时工况记...