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HfO_(2)铁电薄膜基MFIS存储结构中的高κ介电晶籽层效应研究:铁电正交相生长和界面电荷注入抑制 被引量：2
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作者 张岩 王岛 +10 位作者 王佳丽 罗春来 李明 李育珊 陶瑞强 陈德扬 樊贞 戴吉岩 周国富 陆旭兵 刘俊明 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期219-232,共14页
HfO_(2)基材料铁电场效应晶体管(FeFET)商业化应用面临的一个重要挑战是其疲劳特性差.本文提出,在基于金属-铁电-绝缘层-半导体(MFIS)栅叠层结构的FeFET中研发合适的高κ界面晶籽层(SL)以大幅度提升其疲劳性能.我们在ZrO_(2),HfO_(2),(H... HfO_(2)基材料铁电场效应晶体管(FeFET)商业化应用面临的一个重要挑战是其疲劳特性差.本文提出,在基于金属-铁电-绝缘层-半导体(MFIS)栅叠层结构的FeFET中研发合适的高κ界面晶籽层(SL)以大幅度提升其疲劳性能.我们在ZrO_(2),HfO_(2),(HfO_(2))0.75(Al_(2)O_(3))0.25(HAO)和Al_(2)O_(3)等典型的高κ介电SL上制备了Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)(HZO)铁电薄膜,系统研究了HZO薄膜的微观结构、铁电性及其MFIS器件的存储特性.首先,揭示了HZO薄膜中铁电正交相的形核和生长不仅受高κ介电SL表面能的影响,而且其微观结构对HZO中正交相的形成也起到重要作用.其次,澄清了高κ介电晶籽层对MFIS结构存储特性的影响,通过精确计算的MFIS结构的界面层电场,对MFIS结构的存储特性做出了合理解释.最后,基于HAO的高κSL的MFIS器件实现了铁电极化和界面电荷注入之间的合理优化,并且获得了较大铁电存储窗口(>1.0 V),出色的保持特性(>1.6×104s)和疲劳特性(>105).本文为未来解决HfO_(2)基Fe FET的疲劳问题提供了有价值的思路,为在介电SL上生长HfO_(2)铁电薄膜的其他高性能电子器件的开发提供了参考. 展开更多
关键词 存储特性 存储结构 铁电薄膜 商业化应用 MFIS 铁电存储 疲劳特性 叠层结构
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