谷物内铁电转换在5nm以下的薄Al0.74Sc0.26N片在1V的情况下
Georg Schönweger1,2, Niklas Wolff3,4, Md Redwanul Islam3
1Department of Electrical and Information Engineering, Kiel University, Kaiserstrasse 2, D-24143, Kiel, Germany.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|June 29, 2023
概括
在5nm以下的和化薄膜中的铁电开关实现了创纪录的低1V开关电压. 氏体类型铁电的这一突破为高度可扩展的神经形态计算设备铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 铁电设备为神经形态计算提供了高能效.
- 设备可扩展性是实现高效神经形态应用的关键挑战.
- 石类型的铁电材料是先进电子设备的有希望的候选者.
研究的目的:
- 为了研究5nm以下AlScN薄膜的铁电切换特性.
- 为了克服神经形态计算的铁电器件的可扩展性限制.
- 为了证明AlScN在节能模拟切换方面的潜力.
主要方法:
- 在Pt/Ti/SiO2/Si和表轴Pt/GaN/蓝宝石模板上涂抹5nm以下Al0.74Sc0.26N薄膜.
- 铁电切换电压和强制场的特征.
- 使用扫描传输电子显微镜 (STEM) 进行原子尺度成像.
主要成果:
- 实现了低至1V的低开关电压记录,与芯片上源兼容.
- 在基板上的Al0.74Sc0.26N薄膜中观察到一个显著更大的强制场与分解场比.
- 在5nm以下的膜中证明了原子尺度上的铁电域和反转域边界 (IDB) 的形成.
结论:
- 在5nm以下的AlScN片显示出神经形态计算的有希望的铁电特性.
- 观察到的切换特征和域结构支持逐渐的域墙驱动的切换机制.
- 这些发现使得用于神经形态应用的高尺度铁电器件的模拟切换成为可能.


