铁电体${铪\mathrm{氧}}_2$由于其与互补金属氧化物半导体技术的兼容性，它是铁电存储器应用的一种有前景的材料。然而，其实际应用受到与氧空位相关的可靠性问题的阻碍（$V_{\mathrm{氧}}$），比如耐力衰竭和唤醒效应。$拉$掺杂是提高耐力和减少唤醒效应的高效方法。在这项研究中，我们研究了铁电体这些性能改进的根源${铪\mathrm{氧}}_2$通过密度泛函理论计算。我们的结果表明，未掺杂的铁电体${铪\mathrm{氧}}_2$需要一定数量的$V_{\mathrm{氧}}$稳定其相，这只能在相对贫氧的条件下实现。然而，中性电荷状态$V_{\mathrm{氧}}$，由高于 (0/2+) 跃迁能级的费米能级稳定，可能会导致介电击穿。$拉$兴奋剂在$铪$位点显着降低了形成焓$V_{\mathrm{氧}}$通过降低费米能级，导致双正离子的适度集中$V_{\mathrm{氧}}$ $（V_{\mathrm{氧}}^{2+}）$在大多数化学势区域。这可以防止电介质击穿并提高器件的耐用性。此外，存在$拉$铁电体中的掺杂剂${铪\mathrm{氧}}_2$显着增加扩散势垒$V_{\mathrm{氧}}^{2+}$，降低唤醒效果。我们的研究结果为实际应用的铁电薄膜的设计和优化提供了见解。



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