강유전체(FE) 재료는 전기장을 적용하여 한 상태에서 다른 상태로 전환할 수 있는 두 가지 안정적인 분극 상태를 갖는다. 강유전체 자격을 얻기 위해서는 잔류 분극이라 불리는 0의 인가장에서 안정적인 분극을 가져야 한다. 이러한 강유전체 분극은 온도에 의존하기 때문에, 모든 강유전체 재료는 또한 초유전체이다. 더욱이, 스위칭 쌍극자는 재료의 전계 의존적인 부피 변화를 유발하며, 따라서 모든 강유전체 및 열전체는 압전이다. 그 결과, 강유전체 재료는 적용되는 전기장, 온도, 변형률 및 기타 파라미터에 대한 의존성을 나타내는 여러 가지 흥미로운 특성을 갖는다. 그러므로, 그것들은 콘덴서, 메모리 셀, 센서, 액추에이터, 에너지 저장, 그리고 더 많은 것을 포함한 많은 응용 분야에서 유용하다. 집적 회로에서 강유전기의 사용에 관한 한, 강유전기의 정의 특성, 즉 전환 가능한 편광은 정보에 사용될 수 있기 때문에 가장 중요한 특성이다. 여기서, 필드 구동 스위칭 메커니즘은 편광 상태가 오랫동안 유지될 것이라는 사실과 함께 재료를 낮은 쓰기 전력으로 비휘발성 메모리를 실현하는 이상적인 선택으로 만든다.
결정에서 강유전기를 실현하기 위해서는 결정의 격자 내 하나 또는 여러 이온의 위치를 두 개의 안정한 상태 사이에서 전환하는 능력과 함께 반드시 비중심대칭 구조를 가져야 한다. 이것은 페로브스카이트와 같이 세 개 이상의 원소를 포함하는 꽤 복잡한 결정 구조에서만 관찰할 수 있었던 강유전체 특성을 희귀한 물질로 만든다. 이러한 재료는 열 예산, 가스 어닐 형성 노출 및 생산 라인 내에서 사용되는 요소의 엄격한 제어와 관련하여 강력한 요구사항을 갖는 반도체 제조 공정에 통합되기 어렵다. 그 결과 반도체 공정에 통합된 강유전체로는 지금까지 시장 성공이 제한적이었다. 2011년, 도핑된 하프늄 산화물(HfO2)에서 강유전체화가 가능하다는 것이 처음으로 보고되었다. 이 발견은 산화 하프늄이 2007년 이후로 CMOS 공정의 프런트 엔드에서조차 사용되는 표준 물질이기 때문에 강유전자를 CMOS 공정에 통합하려는 전망을 바꾸었다. 최근에는 AlN에서 사용 가능한 압전기를 AlScN.8에서 전환 가능한 강유전기로 바꿀 수 있습니다. 이 재료는 GaN 기술과의 통합에 이상적으로 적합할 수 있지만 CMOS 백엔드 라인 통합에 대한 옵션도 약속합니다. 마지막으로, 2D 재료를 전자 장치에 사용할 수 있게 하려는 노력은 또한 매우 흥미로운 강유전체(Ferroelectrics)를 낳았다. 다음 기사는 하프늄 산화물 기반 강유전체뿐만 아니라 AlScN 기반 강유전체(Ferroelectrics)도 다룰 것이다. 이러한 재료들이 실제 응용에 가장 가깝고, 따라서 5년에서 10년 사이에 상업용 도체 공정 반도체로 진출할 가능성이 매우 높기 때문이다.
