铁电Al的热特性1-BN用于非易失性存储器

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态物理 固态物理
• 电气工程 电气工程

背景情况:

• (B) 替代的氏化 (Al1-BN) 是一种新的铁电材料,有可能用于先进的记忆应用.
• 与Hf_1-ZrO₂和PbZr_1-Ti_{O3等传统铁电相比,Al1-BN提供了较低的生长温度和稳定的极化.}
• 由于强制场和残余极化较高,石铁电可能会出现增加的自我加热,这对设备可靠性构成了挑战.

研究的目的:

• 为了研究基于Al1-B的铁电非挥发性随机访问存储器 (FeRAM) 设备中的自我加热效应.
• 了解组成对Al1-B薄膜的导热率的影响.
• 在运行条件下分析基于Al_1-BN的FeRAM中的短暂热反应和温度升高.

主要方法:

• 实验测量Al_1-BN薄膜中的热导率,其成分不同 (x).
• 微拉曼温度计用于研究Al_0.93B_0.07N金属-铁电-金属 (MFM) 电容器的短暂热反应.
• 设备热建模和模拟以验证实验结果并预测在GHz频率切换下的性能.

主要成果:

• 随着含量的增加,Al1-B薄膜的导热率显著降低,从40.9W m-1 K-1降至4.35W m-1 K-1随着B组成 (x) 从0增加到0.18.
• 实验和模拟结果表明,5纳米Al1-BFeRAM设备在GHz频率上运行的潜在温度升高超过150°C.
• 在FeRAM阵列中的热交叉声进一步加剧了自我加热,导致预测的稳定状态温度上升,比单个单元中高出一个数量级.

结论:

• 随着含量增加,Al_1-BN的导热率大幅降低是FeRAM自热的关键因素.
• 基于Al_1-BN的FeRAM中的高工作频率和热交叉声可以导致显著的温度升高,可能会影响设备的可靠性和性能.
• 需要进一步的研究,以减轻自我加热效应,以便在高密度,高速FeRAM中实际实施Al1-B.N.