Diseño óptimo de proceso para capacitores ferroeléctricos de HfZrO sin despertador: hacia dispositivos de baja potencia con un rendimiento ferroeléctrico mejorado
Autores: Wang, Hui; Qi, Jiabin; Xie, Xinyu; Liu, Zongfang; Wu, Wenhao; Lee, Choonghyun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño óptimo de proceso para capacitores ferroeléctricos de HfZrO sin despertador: hacia dispositivos de baja potencia con un rendimiento ferroeléctrico mejorado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Ferroeléctrico
Hafnio
óxidos de circonio
Computación en memoria
HfZrO
Vacantes de oxígeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
Los óxidos ferroeléctricos de hafnio y circonio han recibido recientemente una atención significativa debido a sus posibles aplicaciones en la computación en memoria. En este estudio, presentamos un diseño de proceso optimizado para un condensador ferroeléctrico de HfZrO (HZO) de 15 nm de espesor sin necesidad de activación, ajustando finamente el proceso de doble oxígeno e incorporando un recocido de oxígeno después del recocido posterior a la metalización (PMA). El enfoque optimizado resultó en una polarización competitiva de 28,6 C/cm, superando consistentemente los 25 C/cm a 3 V después de 2 x 10 ciclos, mostrando una densidad de corriente de 3,2 mA/cm a 2 V después de 10 ciclos. El efecto sinérgico de las vacantes de oxígeno y las propiedades de los granos (tamaño de grano, proporción de fase) permite una polarización ferroeléctrica competitiva a voltajes más bajos, mientras que la generación de WO cerca del electrodo superior y el aumento del tamaño de grano garantizan aún más la fiabilidad del condensador ferroeléctrico HZO. Este trabajo presenta perspectivas innovadoras para el desarrollo de dispositivos no volátiles caracterizados por una baja corriente de fuga y un bajo consumo de energía.
Descripción
Los óxidos ferroeléctricos de hafnio y circonio han recibido recientemente una atención significativa debido a sus posibles aplicaciones en la computación en memoria. En este estudio, presentamos un diseño de proceso optimizado para un condensador ferroeléctrico de HfZrO (HZO) de 15 nm de espesor sin necesidad de activación, ajustando finamente el proceso de doble oxígeno e incorporando un recocido de oxígeno después del recocido posterior a la metalización (PMA). El enfoque optimizado resultó en una polarización competitiva de 28,6 C/cm, superando consistentemente los 25 C/cm a 3 V después de 2 x 10 ciclos, mostrando una densidad de corriente de 3,2 mA/cm a 2 V después de 10 ciclos. El efecto sinérgico de las vacantes de oxígeno y las propiedades de los granos (tamaño de grano, proporción de fase) permite una polarización ferroeléctrica competitiva a voltajes más bajos, mientras que la generación de WO cerca del electrodo superior y el aumento del tamaño de grano garantizan aún más la fiabilidad del condensador ferroeléctrico HZO. Este trabajo presenta perspectivas innovadoras para el desarrollo de dispositivos no volátiles caracterizados por una baja corriente de fuga y un bajo consumo de energía.