Journal of Materiomics 于2025年推出HfO2基薄膜与器件专刊。该专刊特邀中国科学技术大学李晓光教授、韩国首尔大学Min Hyuk Park副教授、香港理工大学戴吉岩教授、中国科学技术大学殷月伟教授担任特邀编辑，共刊出9篇精选佳作。
HfO2基薄膜因其高介电常数、强铁电性、宽禁带、优异的热稳定性以及与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的良好兼容性而备受关注。作为典型的高k栅介质材料，HfO2基薄膜已在部分先进半导体工艺中成功替代了二氧化硅。尤其自2011年在掺杂HfO2薄膜中首次发现铁电性以来，该类材料在新一代信息存储技术领域的潜力进一步凸显。其显著优势包括：可通过原子层沉积(ALD)实现HfO2薄膜的三维保型制备、在CMOS兼容的低温条件下实现结晶，且在厚度小于10 nm时表现出优异的介电和铁电性能等。这些特性不仅有利于提升动态随机存储器(DRAM)的存储密度，也适用于构筑高密度、低能耗、超快速的非易失性信息存储器。例如，Micron公司于2023年报道了基于铁电HfO2的32 Gb高密度铁电存储器(FeRAM)，其容量远超基于传统钙钛矿铁电材料的商用FeRAM的存储密度（~16 Mb）。
尽管前景广阔，HfO2基铁电薄膜的广泛应用仍面临若干关键挑战：1) ALD制备的HfO2薄膜通常呈现多种晶相共存，包括非极性的四方(t)相和单斜(m)相，亚稳态的铁电正交(o)相等，导致介电和铁电性能下降；2) 在电场下铁电极化反复反转过程中，晶相演变和缺陷迁移将导致“唤醒效应”与“疲劳效应”，严重影响器件稳定性；3) 高矫顽场（通常高于1 MV/cm）带来较高的工作电压和潜在的可靠性问题。
鉴于该领域的快速发展，Journal of Materiomics（JMAT）组织了“HfO₂基薄膜与器件”专刊，旨在集中展示HfO2基铁电材料的最新研究成果：
日本东京科学大学Hiroshi Funakubo教授团队采用射频磁控溅射法，在未加热的(111)取向ITO//YSZ衬底上制备出(111)取向的外延Hf₀.₅Zr₀.₅O₂（HZO）薄膜，指出精确调控射频功率密度和薄膜厚度对实现无加热制备铁电HZO薄膜的重要性。（DOI: 10.1016/j.jmat.2025.101129）
青岛大学温峥教授、山东大学宋克鹏教授、西北工业大学曹腾飞教授团队提出一种“电荷平衡协同策略”，通过受主掺杂与SrRuO₃电极界面电子注入的协同作用，调控HfO₂薄膜的相变并优化其铁电性能，为设计高性能铪基铁电异质结构提供了新思路。（DOI: 10.1016/j.jmat.2025.101122）
韩国首尔大学Min Hyuk Park副教授与首尔科技大学Jeong Hwan Han教授团队研究了原子层沉积制备的Ru电极中氧含量对HZO薄膜铁电性能的影响。该工作揭示了Ru/HZO界面氧化还原反应对缺陷、晶相及铁电性能的关键调控作用。（DOI: 10.1016/j.jmat.2025.101110）
韩国首尔大学Cheol Seong Hwang教授团队研究了单层和双层底电极对10 nm厚HZO薄膜铁电性能和可靠性的影响。制备的HfN 40 nm/TiN 10 nm/HZO/TiN结构显示出优异的铁电性能，其耐久性获得增强。（DOI: 10.1016/j.jmat.2025.101109）
华南师范大学陆旭兵教授与陶瑞强副研究员团队利用AlOₓ超薄插层（~0.1 nm）实现了对HZO薄膜晶粒尺寸和氧空位的调控，从而优化了铁电极化并降低漏电流两个数量级，为研发高性能、高可靠性的HfO₂基铁电薄膜提供了重要策略。（DOI: 10.1016/j.jmat.2025.101104）
韩国首尔大学Cheol Seong Hwang教授团队采用环戊二烯基（CP）连接的Hf或Zr前驱体进行原子层沉积，其具有较TEMA基前驱体更高的沉积温度，从而实现了更致密的HZO薄膜、更大的晶粒，以及无需唤醒的铁电性，展现了更适合用于先进铁电存储器的应用潜力。（DOI: 10.1016/j.jmat.2025.101101）
西安电子科技大学张思瑞副教授与廖敏教授团队利用原位扫描透射电子显微镜，直观揭示了分别覆盖TiN和Pt顶电极的HZO薄膜在加热与冷却过程中的动态相变行为，为理解顶电极在稳定HfO₂基铁电正交相中的作用提供了直接实验证据，并深化了对HfO₂铁电相变机制的认识。（DOI: 10.1016/j.jmat.2025.101075）
中国科学技术大学沈胜春教授、殷月伟教授团队提出一种在快速热处理过程中施加原位直流电场辅助调控晶粒取向的策略，同步实现了矫顽场（Ec）的显著降低和剩余极化的增强，在原子层沉积制备的HZO薄膜中获得了创纪录的低Ec值，从而降低工作电压、加快操作速度并提升了耐久性。（DOI: 10.1016/j.jmat.2025.101061）
韩国首尔大学Min Hyuk Park副教授团队通过调控钨电极的晶型与取向，实现对HZO薄膜织构的调控，从而获得了在低操作电压下的性能优异的铁电性，揭示了电极诱导的HZO晶相与织构对铁电性能及翻转动力学的关键作用，为设计低功耗、高耐久性铁电存储器提供了新路径。（DOI: 10.1016/j.jmat.2025.101015）
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