具有大型内存窗口的高性能铁电薄膜晶体管使用带轴性伊特添加的哈夫门氧化物
Jae Young Kim1, Min-Ju Choi1, Yoon Jung Lee1
1Department of Materials Science and Engineering Research Institute of Advanced Materials, Seoul National University, Seoul 08826, Republic of Korea.
ACS applied materials & interfaces
|April 2, 2024
概括
添加的氧化 (YHZO) 薄膜在10nm保持铁电性,使先进的铁电薄膜晶体管 (FeTFT) 成为可能. 这些FeTFT显示了用于下一代逻辑内存应用的增强电子移动性和内存功能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 固态物理 固态物理
背景情况:
- 在超薄膜中保持铁电性对于纳米电子设备至关重要.
- 铁电薄膜晶体管 (FeTFT) 需要强大的铁电门氧化物.
- 以添加的Hf_{0.5}$Zr_{0.5}$O_{2}$ (YHZO) 是这种应用的一个有前途的候选者.
研究的目的:
- 为了研究在表层上生长的YHZO薄膜的铁电特性.
- 开发和描述使用YHZO作为门氧化物的FeTFT.
- 评估基于YHZO的FeTFT在逻辑内存应用中的性能和稳定性.
主要方法:
- 在La$_{0.67}$Sr$_{0.33}$MnO$_{3}$ (LSMO) /SrTiO$_{3}$ (STO) 异构结构上,YHZO薄膜的长轴增长.
- 无形InGaZnO$_{4 (a-IGZO) /YHZO/LSMO/STO FeTFTs的制造. 这是一个非常好的方法.
- 电气特性包括移动性,记忆窗口,耐力,保留和稳定性测试.
主要成果:
- 在5个小时内生长,以形生长. % YHZO 薄膜在 10 nm 保持铁电性,表面是原子光滑的.
- 基于YHZO的FeTFT表现出增强的电子流动性 (∼19.74 cm$^2$ V$^{-1}$ s$^{-1}$) 和一个大的内存窗口 (3.7 V).
- FeTFT表现出极好的耐力 (∼10 $ ^ 6 $周期),保留 (∼10 $ ^ 4 $ s) 和在偏差应力和脉冲循环下稳定性.
结论:
- 在FeTFT中,Epitaxial YHZO是一种可行的铁电材料,用于FeTFT中的超薄氧化物.
- 开发的FeTFT显示出高性能逻辑内存设备的巨大潜力.
- 这项工作为利用YHZO在先进纳米电子学中提供了一种新的方法.
