전통적인 강유전체 재료
강유전기는 비중심대칭 결정구조를 갖는 다양한 종류의 물질에서 나타날 수 있으며, 강유전기의 배후에 있는 메커니즘에 따라 다양한 그룹으로 분류할 수 있다. 그러나 이 섹션에서는 반도체 산업에서 활용될 수 있도록 진지하게 고려된 소재만 중점적으로 다룬다. 첫 번째와 두 번째 강유전체 물질은 각각 1920년과 1935년에 발견된 로셸 염 11과 KH2PO413이었다. 페로브스카이트 구조 BaTiO3에서 강유전체 발견 이후, 강유전체 재료는 1940년대부터 참조 16에서 상당한 관심을 끌었다. 그 이후로 페로브스카이트 구조의 강유전체(Ferroelectrics)는 현재까지 다양한 물질군 중 가장 큰 그룹이다.
그림 2와 표 I은 Pb(Zr, Ti)O3(PZT), SrBi2Ta2O9(SBT), BiFeO3(BFO)와 같은 여러 관련 종래 강유전기의 결정 구조 및 재료 특성을 요약한 것이다. PZT는 강력한 강유전기와 압전기를 기반으로 FeRAM, 액추에이터, 센서 등 다양한 용도로 가장 집중적으로 연구되는 강유전체 재료다. 잔류 분극(Pr)은 일반적으로 박막에서 10-40 μC/cm2이고 70 μC/cm2보다 더 높을 수 있기 때문에 비휘발성 메모리 셀의 FeRAM 커패시터에서는 많은 양의 전하를 저장할 수 있다. PZT가 FeRAM에 처음 채택되었을 때, 상당한 피로와 함께 내구성 사이클의 제한된 수가 Pt 전극을 사용하는 중요한 이슈였기 때문에, 실용적인 FeRAM에 충분한 내구성을 달성하기 위해 IrO2와 같은 다른 산화물 전극을 도입하였다. SBT는 FeRAM 적용을 위해 집중적인 초점을 끌 수 있었다.Pt 전극에서의 자유 성능.25 SBT 박막의 잔류 분극 Pr은 5~10 μC/cm2로 PZT에 비해 작지만 FeFET에서 Si 채널 전도도를 제어하고 FeRAM 셀에서 전하를 저장하기에 충분하다. 그 결과, 화학적 조성과 결정 구조가 복잡함에도 불구하고 신뢰성이 높은 FeRAM 및 FeFET에 대해 SBT가 집중적으로 연구되었다. BFO는 마름모꼴 페로브스카이트 구조를 기반으로 하며, 최대 100 μC/cm2의 편광을 나타낼 수 있다. 이러한 높은 양극화로 인해, BFO는 다양한 응용 분야에 대한 관심이 증가하고 있다. 그러나 메모리 기술을 위한 절연 강유전체 세라믹스로서, BFO는 작은 밴드갭 (2.0–2.5 eV)이라는 본질적인 중요한 문제를 가지고 있다. 대신, BFO는 강자성 특성뿐만 아니라 거대한 강유전체 특성도 나타낼 수 있어 상온에서도 전자기 커플링을 기반으로 응용할 수 있다. 게다가, PZT나 SBT보다 밴드갭이 상당히 작아서, BFO는 태양광 발전에 유망한 것으로 제안되었다.
