È stato riferito che permangono sfide nell'adozione diffusa di questi materiali, come un controllo elettrostatico insufficiente, un'affidabilità compromessa e gravi variazioni per il ridimensionamento EOT in termini di integrazione su larga scala.

Ricerca pubblicata su Materials Futures ha chiarito comportamenti di tipo ferroelettrico nel film dielettrico amorfo. Tuttavia, è difficile distinguere chiaramente questa isteresi e ferroelettricità osservate dai classici film ferroelettrici con contributi conclusivi di fasi specifiche. Pertanto, è fondamentale notare che la classificazione dei materiali amorfi come ferroelettrici è oggetto di dibattito scientifico in corso.

Il meccanismo fisico della ferroelettricità discusso dagli autori prevede il movimento reversibile degli ioni di ossigeno durante gli impulsi elettrici. Questo movimento degli ioni di ossigeno è considerato un fattore chiave per il comportamento ferroelettrico emergente osservato negli ossidi binari. Gli autori suggeriscono che questo movimento reversibile degli ioni di ossigeno gioca un ruolo cruciale nell'indurre e controllare le proprietà ferroelettriche dei materiali.

I ricercatori hanno scoperto che la ferroelettricità emergente esiste nel sistema di ossidi ultrasottili a causa della migrazione microscopica degli ioni nel processo di commutazione. Questi film di ossido binario ferroelettrico sono governati dal meccanismo di commutazione limitato dall'interfaccia. I dispositivi di memoria non volatile dotati di dielettrici amorfi ultrasottili hanno ridotto la tensione operativa a ±1 V.

Sebbene siano state condotte una serie di test di caratterizzazione e analisi di simulazione, la comprensione del meccanismo alla base della ferroelettricità emergente nel dielettrico amorfo rimane limitata. Per far avanzare l'applicazione di questo nuovo materiale ferroelettrico, è necessario effettuare ulteriori ricerche sul meccanismo teorico.

Il professor Yan Liu, l'autore senior dello studio, ha affermato:"Il nostro lavoro non solo chiarisce il meccanismo alla base della comparsa della ferroelettricità negli ossidi binari, ma apre anche la strada a progressi innovativi nella tecnologia dei semiconduttori".

"Il progresso di metodi di calcolo innovativi, come il calcolo neuromorfico, è strettamente legato allo sviluppo di nuovi dispositivi e architetture. Un'area primaria di enfasi sono i materiali ferroelettrici, che sono essenziali per l'integrazione con la tecnologia CMOS esistente. Dimostriamo che la ferroelettricità può essere progettato in dielettrici amorfi convenzionali ad alto κ semplicemente regolando il livello di ossigeno durante la deposizione ALD a bassa temperatura."

"La scoperta della ferroelettricità emergente negli ossidi binari amorfi apre una nuova strada per le soluzioni tecnologiche di stoccaggio non volatile, che possono evitare le carenze del degrado dell'affidabilità e dell'incremento delle perdite di gate nello scaling di HfO ₂ drogato policristallino. film basati su. Sulla base dei dielettrici amorfi, è possibile realizzare un dispositivo di memoria non volatile con compatibilità di processo a bassa temperatura, bassa corrente di dispersione, eccellente affidabilità e bassa tensione operativa."

L'approccio presentato espande l'oggetto della ricerca sulla ferroelettricità convenzionale per progettare una serie di ossidi binari estremamente sottili ampiamente utilizzati per transistor logici o di memoria per la futura tecnologia CMOS.