El excelente límite de flexión de un condensador ferroeléctrico de HfZrO basado en Si flexible con una capa de amortiguación de Al
Autores: Xie, Xinyu; Qi, Jiabin; Wang, Hui; Liu, Zongfang; Wu, Wenhao; Lee, Choonghyun; Zhao, Yi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
El excelente límite de flexión de un condensador ferroeléctrico de HfZrO basado en Si flexible con una capa de amortiguación de Al
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Ferroeléctrico
Basado en Si
HfZrO
Capa amortiguadora de Al
Límite de flexión
Durabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Los dispositivos ferroeléctricos flexibles basados en HfZrO (HZO) en base de Si presentan numerosas ventajas en el internet de las cosas (IoT) y la informática perimetral debido a su funcionamiento de bajo consumo, escalabilidad superior, excelente compatibilidad con CMOS y peso ligero. Sin embargo, limitado por la fragilidad del Si, los defectos se inducen fácilmente en películas delgadas ferroeléctricas, lo que conduce a la degradación de la ferroelectricidad y una disminución en el límite de flexión. Por lo tanto, se propone una solución que implica la adición de una capa de amortiguación de Al ultrafina en la parte posterior del dispositivo para mejorar el límite de flexión y preservar el rendimiento ferroeléctrico. El dispositivo equipado con una capa de amortiguación de Al muestra un valor de 2Pr de 29.5 C/cm (25.1 C/cm) en un radio de flexión externo (interno) de 5 mm, y experimenta una disminución a 22.1 C/cm (16.8 C/cm), incluso después de 6000 ciclos de flexión en un radio de 12 mm hacia afuera (hacia adentro). Este rendimiento excepcional se puede atribuir al estrés adicional generado por la densa capa de amortiguación de Al, que se transmite al sustrato de Si y reduce el estrés de flexión en el sustrato de Si. Es importante destacar que el estrés de flexión disminuido conduce a una reducción del crecimiento de grietas en los dispositivos ferroeléctricos. Este trabajo será beneficioso para el desarrollo de dispositivos ferroeléctricos flexibles basados en Si con alta durabilidad, resistencia a la fatiga y movilidad funcional.
Descripción
Los dispositivos ferroeléctricos flexibles basados en HfZrO (HZO) en base de Si presentan numerosas ventajas en el internet de las cosas (IoT) y la informática perimetral debido a su funcionamiento de bajo consumo, escalabilidad superior, excelente compatibilidad con CMOS y peso ligero. Sin embargo, limitado por la fragilidad del Si, los defectos se inducen fácilmente en películas delgadas ferroeléctricas, lo que conduce a la degradación de la ferroelectricidad y una disminución en el límite de flexión. Por lo tanto, se propone una solución que implica la adición de una capa de amortiguación de Al ultrafina en la parte posterior del dispositivo para mejorar el límite de flexión y preservar el rendimiento ferroeléctrico. El dispositivo equipado con una capa de amortiguación de Al muestra un valor de 2Pr de 29.5 C/cm (25.1 C/cm) en un radio de flexión externo (interno) de 5 mm, y experimenta una disminución a 22.1 C/cm (16.8 C/cm), incluso después de 6000 ciclos de flexión en un radio de 12 mm hacia afuera (hacia adentro). Este rendimiento excepcional se puede atribuir al estrés adicional generado por la densa capa de amortiguación de Al, que se transmite al sustrato de Si y reduce el estrés de flexión en el sustrato de Si. Es importante destacar que el estrés de flexión disminuido conduce a una reducción del crecimiento de grietas en los dispositivos ferroeléctricos. Este trabajo será beneficioso para el desarrollo de dispositivos ferroeléctricos flexibles basados en Si con alta durabilidad, resistencia a la fatiga y movilidad funcional.