[10a-Z24-1~12] 【CS.5】 Code-sharing Session of 6.1 & 13.3 & 13.5

[10a-Z24-7] Charging-induced stability of ferroelectric orthorhombic HfO₂ film: first-principles study

〇Kazuaki Arai¹, Yuto Shiraishi¹, Masaaki Araidai², Kenji Shiraishi², Takashi Nakayama¹ (1.Chiba Univ., 2.Nagoya Univ.)

Keywords:HfO2, ferroelectric, first principles calculation

HfO₂は様々な結晶構造を持つ。その中でも直方晶 (Pca2₁: 以下O1相)は強誘電性を示すため、次世代の不揮発性メモリーへの応用が期待されている。しかし、常温における安定結晶相は、バルクでは単斜晶(P2₁/c: M相)[1]、超薄膜では別の直方晶(Pnm2₁: O2相)[2]であり、実験においてどのようなメカニズムでO1相が実現されているかは未だ明らかでない。我々はこれまでに第一原理計算を用いて、バルク結晶において、HfO₂中の酸素空孔Voが正に帯電すると、M相に代わりO1相が安定になる可能性を示した[3]。そこで、本研究では薄膜HfO₂層を対象として、第一原理計算により、Voの帯電がO1, O2，およびM相の安定性をいかに変化させるかを検討した。