5% Mg 도핑된 LiNbO3로 구성된 이중층 구조 단결정 필름 및 초박형 Al2 O3 원자층 증착 방법과 결합된 이온 슬라이싱 기술을 사용하여 2~6 nm 범위의 두께를 가진 층을 제조했습니다. 과도 영역 스위칭 전류 측정 결과는 P-V 히스테리시스 루프는 사이클당 단일 전압 펄스가 있는 유형 II 모드에서 대칭이며, 이는 비대칭 전극에 의해 형성된 내장 전기장 및 내부 임프린트 필드 보상에 기인할 수 있습니다. 게다가, 상감 Al2 O3 , 이상적인 터널 스위치 층으로서, 강유전성 스위칭 동안 켜지지만 인가된 펄스 전압 하에서 스위칭 후 또는 비-스위칭 동안 닫힙니다. 알2 O3 층은 전극에 의한 전하 주입과 같은 역효과를 차단하고 Mg 도핑된 LiNbO의 피로 내구성 특성을 향상시킵니다3 강유전체 커패시터. 이 연구는 비휘발성 메모리 응용 분야에서 강유전체 소자의 신뢰성 특성을 개선할 수 있는 방법을 제공합니다.
<섹션 데이터-제목="배경">리튬 니오베이트(LN) 단결정 필름은 우수한 물리적 특성으로 인해 표면 탄성파 발진기, 전기 광학 변조기 및 데이터 저장 장치에 널리 사용되었습니다. 도메인 스위칭. 최근 전기 광학, 음향 광학 및 데이터 저장 장치의 고밀도 집적 회로에 대한 잠재적인 응용 가능성이 큰 웨이퍼 크기의 리튬 니오베이트 온 인슐레이터(LNOI)는 이온 주입 및 웨이퍼 본딩 기술로 제작됩니다. . 이 기술은 LN, 실리콘 및 CMOS 회로와 같은 다양한 기판을 허용합니다[3, 7,8,9]. 그러나, 임프린트 히스테리시스 루프는 전극에 의한 전하 주입으로 인한 LN 필름의 선호하는 방향과 열악한 피로 내구성에서 비롯되어 극성 반전의 유지를 불안정하게 하여 비휘발성 메모리 장치에서의 적용을 제한합니다[10,11,12 ,13]. 강유전체층과 전극 사이에 형성된 계면 수동층과 관련된 선호 방향은 극성의 반대 방향으로 강한 탈분극장을 유도할 수 있습니다. 인가된 전압을 제거한 후 또는 연속 펄스 스트레스의 간헐적 시간 동안 주입된 전하를 몰아낼 수 있습니다[11, 12]. 반면에, 계면 패시브 층이 존재하기 때문에 LN 필름의 피로 내구성은 강유전체 스위칭 후 by-전극으로부터의 전하 주입을 차단함으로써 향상될 것입니다. 그러나 인가된 펄스 주기성의 시간이 0.5 s 미만으로 단축되면 피로 과정이 가속화됩니다. 이것은 특정 주파수에서 축적된 공간 전하의 계면 패시브 레이어 기여로 설명됩니다[11]. 상감 Al2 O3 유전체 필름은 예를 들어 Al2에서 유전체/강유전성 이중층 커패시터의 터널 스위치 역할을 할 수 있습니다. O3 /Pb(Zr,Ti)O3 , 및 Al2 O3 /Mn-도핑된 BiFeO3 이중층 구조 [14,15,16]. 알2 O3 터널 스위치는 분극 전환 시 도체로 켜지지만 분극 전환이 완료되거나 전환 동작이 없는 경우 절연체로 전환되어 전극에 의한 전하 주입을 차단합니다[14]. 따라서 원치 않는 주입 전하 및 극성 역방향 전환을 방지하여 유전체/강유전체 이중층 커패시터의 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
이 논문에서 우리는 200nm 두께의 Z-cut 5% Mg 도핑 합동 LN 단결정 박막을 제작한 다음 초박형 Al2을 증착했습니다. O3 LN에 다양한 두께(2–6 nm)의 레이어를 사용하여 이중층 커패시터 구조를 형성합니다. 알2 O3 터널 스위치 층으로 필름은 피로 내구성을 향상시킬 수 있습니다. 비대칭 전극(Au/Pt 전극)은 계면 수동층에 의해 유도된 탈분극 장에 대해 내장 전기장을 형성하도록 설계되었습니다. 전기적 결과는 도메인 스위칭 전류 과도 시간에서 전달된 히스테리시스 루프의 대칭을 나타냅니다. 한편, 그것은 또한 상감 Al2 O3 레이어는 터널 스위치 레이어 역할을 하며 강유전성 스위칭 중에 켜지고 분극 스위칭이 완료되거나 스위칭 작업이 없는 후에 닫힐 수 있습니다.
Z-컷 5% Mg 도핑 합동 LiNbO3 (LN) 단결정 박막은 다른 곳 [10, 11, 17, 18]에서 설명한 것처럼 이온 주입 및 웨이퍼 결합 기술을 사용하여 벌크 결정에서 벗겨졌습니다. 구체적으로, LN 벌크 결정의 표면층에 먼저 주입 에너지와 주입되는 이온의 양을 조절하여 원하는 깊이로 He 이온을 주입한 후, DC에 의해 5 nm Cr 접착층과 100 nm Pt 바닥 전극층을 증착한다. 스퍼터링(KJ Lesker PVD-75). 표면층은 1μm 두께의 SiO2로 덮인 다른 LN 기판에 결합되었습니다. 버퍼 레이어 및 슬라이스. LN 막의 두께는 화학 기계적 연마에 의해 약 200 nm로 제어됩니다. 그 후, 초박형 Al2 O3 두께가 있는 필름(d ) 2-6 nm의 ALD(TFS-200, Beneq, Finland)에 의해 증착되었습니다. 구체적으로, 전구체 가스는 디에틸 아연과 탈이온수이다. 그것들은 50 ms의 펄스 시간으로 반응 챔버에 번갈아 가며 펄싱되었고 200 °C의 반응 온도에서 2 초 동안 아르곤을 사용하여 퍼지 단계에 의해 분리되었습니다[19]. 마지막으로 면적이 1.0 × 10 −4 인 상단 Au 정사각형 전극 cm 2 금속 얕은 마스크를 통해 증착되었습니다.
Al2의 두께 O3 대조로서 Si 웨이퍼에 증착된 층은 분광 타원계측 시스템(GES-5E, SOPRA, Courbevoie, France)에 의해 측정되었다. Cu K를 사용한 θ-2θ 스캐닝 모드에서 X선 회절(XRD)(Bruker D8 Advance)로 필름 구조를 분석했습니다. α 방사선 및 단면 주사 전자 현미경(SEM, Sigma HD, Zeiss). 도메인 스위칭 역학을 연구하기 위해 하단 전극이 접지된 단일 채널 Agilent 8114A 펄스 발생기를 사용하여 10 ns의 상승 시간을 갖는 여러 사각 펄스를 상단 전극에 적용했습니다. 회로에서 도메인 스위칭 전류(I sw ) 르크로이 HDO6054 오실로스코프를 사용하여 전체 저항이 있는 모든 기기의 직렬 내부 저항기를 모니터링했습니다. 펄스 발생기 R의 두 출력 저항 값 W 및 오실로스코프 R의 입력 저항 오 각각 50 Ω입니다.
그림 1a는 Pt/Cr/SiO2에서 LN 박막의 XRD 결과를 보여줍니다. /LN 기질. 영화는 강한 (00 l ) 능면체 위상 대칭으로 인덱싱된 반사. 또한 그림 1a에 표시된 Pt 및 Cr 필름의 일부 회절 피크도 있습니다. 다른 피크의 부재는 상 불순물이 없는 LN 필름의 높은 결정성을 확인합니다. 그림 1b에 표시된 샘플의 단면 SEM 이미지는 LN, Pt, Cr 및 SiO2와의 명확한 계면 구조를 보여줍니다. 스태킹 레이어.
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아 XRD 패턴 및 b Z컷 200nm 두께의 LN/Pt/Cr/SiO2 단면 SEM 이미지 /LN 필름
도메인 스위칭 운동 메커니즘을 연구하기 위해 그림 2a와 b와 같이 두 가지 유형의 펄스 전압 모드가 설계되었습니다[11]. 유형 I은 5 s의 시간 간격으로 반대 극성의 이중 펄스로 구성됩니다. 첫 번째 펄스는 상단 전극을 가리키는 상향 분극 상태를 전환하기 위해 적용되고 두 번째 펄스는 아래쪽 분극을 전환할 수 있습니다. 그러나 단일 채널 펄스 생성의 프로그래밍 시간으로 인해 제한되는 최소 시간 간격은 선호하는 도메인 방향으로 인해 두 번째 펄스에 의해 호출된 도메인 스위칭 과도 전류를 포착하기에는 너무 길다. 도메인 스위칭 과도 전류를 포착하기 위해 유형 II에서 음의 기준선 DC 바이어스와 겹치는 단일 펄스가 제안됩니다. 여기서 초기 음의 DC 바이어스는 상향 분극 상태를 전환할 수 있고 양의 펄스는 도메인을 하향으로 설정합니다. 여기서 두 가지 유형의 펄스 폭은 1μs로 설정됩니다.
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a를 사용한 두 가지 시퀀스 펄스 전압 모드의 스케치 유형 I(두 개의 반대 극성에서 이중 펄스) 및 b 유형 II(음의 DC 바이어스와 겹치는 단일 스위칭 펄스). 다른 V에서 도메인 스위칭 과도 전류 c의 처녀 샘플에 적용 유형 I 및 d 유형 II 모드, 여기서 삽입은 V에 대한 도메인 스위칭 전류의 안정기 종속성의 선형 맞춤을 보여줍니다. . 피 -V 다른 V에서 히스테리시스 루프 e의 도메인 스위칭 과도 전류에서 전송됨 I 및 f 입력 유형 II. Au/LN/Pt 구조의 개략도 및 내장 전기장의 방향 E b 및 탈분극 필드 E d e 삽입
그림 2c 및 d는 도메인 스위칭 전류 과도 대 시간을 보여줍니다(t ) 다양한 인가 전압(V)에서 Au/LN/Pt 구조 샘플 ) 유형 I 및 유형 II 모드에서 각각. 도메인 스위칭 전류 과도 현상의 안정기는 폭이 좁지만 V에 따라 높이가 증가하는 것으로 관찰됩니다. 30 ns에서 초기 커패시터 충전 전류 이후에 증가합니다. 두 모드에서 고원의 높이는 V 증가와 선형 관계를 나타냅니다. 결과는 데이터의 실선 피팅에 의해 삽입된 부분에 요약되어 있습니다[11, 13]. 보자력 전압(V ㄷ ) 두 모드에서 값은 전압 축과의 라인 차단에서 약 24.7 V까지 파생될 수 있습니다. 스위칭 펄스가 종료된 후 커패시터 방전 전류는 1 μs 후에 발생하며, 이는 기본 도메인 방향이 상단 전극을 가리키는 상향 분극 상태임을 시사합니다.
피 -V 두 가지 유형 모드에서 서로 다른 인가 전압에서 히스테리시스 루프는 그림 2c와 d의 해당 도메인 스위칭 과도 전류에서 직접 전달될 수 있으며 그 결과는 각각 그림 2e와 f에 나와 있습니다[11, 20]. 약 25 V의 결정된 순방향 보자력 전압은 V로 불변 두 가지 유형의 펄스에서 얻습니다. 보자력 전압은 V에 접근합니다. ㄷ 선형 I에서 추출 sw -V 그림 2c 및 d의 삽입된 플롯. 도핑되지 않은 LN 필름과 달리 V ㄷ 는 가변적이며 값은 최대 인가 전압과 같습니다[10]. 5% Mg 도핑된 LN의 경우 정의된 V ㄷ V와 함께 불변 , 그림 2e 및 f와 같이. 이것은 Mg 도핑이 공간 전하를 가둘 수 있는 Li-site 금속 공극 및 산소 결손 관련 결함을 생성할 수 있기 때문입니다. 전극 [11]. 따라서 도메인 스위칭 전류는 일정한 V로 도메인 스위칭 속도의 가속에서 커패시터 충전 전류와 겹칩니다. ㄷ , 그림 2c 및 d와 같이 그러나 펄스 발생기에 의해 제한되므로 인가된 펄스 전압을 32 V 이상으로 증가시킬 때 유형 II 모드의 출력 기준 전압은 대칭적으로 이동할 수 없습니다. 그림 2e의 양의 전압 축을 따라 각인된 루프와 비교할 때 루프의 대칭은 다음과 같습니다. Pt/LiNbO3에서와 다른 그림 2f의 전압 축을 따라 달성 /Pt 구조는 P -V 유형 I 또는 유형 II의 히스테리시스 루프는 양의 전압을 향해 각인됩니다[11]. 대칭 P의 이유 -V 그림 2f의 루프는 설계된 비대칭 전극(여기서는 Au/Pt)에 기인할 수 있습니다. Au 전극의 일함수는 5.1 eV로 Pt(5.65 eV)보다 약간 작다[24]. 내장된 전기장(E b ) 그림 2e의 삽입에 표시된 것처럼 위쪽 전극에서 아래쪽 전극으로 향하는 방향을 사용합니다. 탈분극 장(E d ) 계면 수동층에 의해 유도되는 방향은 E와 반대입니다. b . E d 대칭 전극(Pt/Pt)에 대한 유형 II의 스위칭 펄스 종료 후 매우 짧은 시간에 극성을 다시 전환할 수 있습니다[11]. 우리 실험에서 E b E를 부분적으로 선별할 수 있습니다. d 백스위칭 시간을 늦출 수 있는 내부 임프린트 필드를 보상하기 위해 주입된 전하를 축적합니다[16]. 따라서 스위칭된 도메인은 유지될 수 있고 백스위칭 전류 과도는 유형 II 펄스에 의해 캡처됩니다. 그러나 I형 모드에서 극성이 반대인 두 펄스의 시간 간격이 너무 깁니다. 첫 번째 펄스 후 E에 의해 트랩된 주입된 전하 b E에 의해 영화에서 점차적으로 쫓겨날 것입니다. d 유형 I에서 두 번째 펄스가 도착하기 전에 [11]. 루프의 대칭에 대한 내장 전기장의 속성을 증명하기 위해 Pt/LiNbO3 /Pt 대칭 구조 샘플이 준비되었고 양의 전압 축을 따라 각인된 루프가 추가 파일 1의 해당 도메인 스위칭 전류 과도에서 직접 전송되었습니다. 전압/폭이 30–40 V/500 ns인 그림 S1a, 그림 추가 파일 1:그림 S1b.
그림 3a 및 b는 도메인 스위칭 전류(I sw ) 과도 대 시간(t) ) LN 및 Al2 O3 다른 인가 전압(V)에서 (6 nm)/LN 샘플 ) 유형 I 모드에서. 도메인 스위칭의 안정기 이후, 스위칭 전류 I sw 붕괴되고 다음과 같이 주어진다:[13]
$$ {I}_{\mathrm{sw}}={I_{\mathrm{sw}}}^0\exp \left(-\frac{t-{t}_0}{R_{\mathrm{L} }{C}_{\mathrm{i}}}\right)\ \left({t}_0\le t\le {t}_{\mathrm{sw}}\right) $$ (1)여기서 t 0 , 그 sw , R L , 및 C 나 는 도메인 스위칭 시작 시간, 도메인 스위칭 완료 시간, 회로에 있는 모든 직렬 저항의 총 저항, 계면 비강유전성 정전 용량입니다. 이것은 이상적인 강유전체 층과 직렬로 연결된 계면 수동 층으로 모델링될 수 있는 전하 트래핑 효과를 설명합니다. 나 sw 0 스위칭 전류로 정의되며 다음과 같이 지정됩니다.
$$ {I_{\mathrm{sw}}}^0=\frac{V-{V}_{\mathrm{fc}}}{R_{\mathrm{L}}} $$ (2) <그림>
아 , b 나 sw -그 다른 V에서 유형 I의 의존성 Al2에 적용 O3 Al2가 있는 /LN 이중층 O3 두께 d =0 및 6 nm, 일련의 평행한 점선으로 Eq. (1). ㄷ 서로 다른 Al2에 적용된 전압의 함수로서 도메인 스위칭 전류의 안정기 O3 실선이 Eq. (2). d 알2 O3 -층 두께 d 보자력 전압의 의존성(V ㄷ ) c에서 추출 . 이 , f 추출된 계면 커패시턴스 C 나 및 접촉 저항 R C Al2의 기능으로 O3 레이어 두께 d
도메인 스위칭 동안 강유전체 층에 인가되는 전압은 보자력 전압 V로 고정됩니다. fc , 및 추가 전압(V -V fc )은 R에 적용됩니다. L . R L 또한 회로 기생 저항(R P ) 및 접촉 저항(R C ) 필름과 전극 사이; 따라서 R L =R 오 + R W + R P + R C . 시간에 대한 스위칭 전류 과도 현상의 감쇠된 부분은 Eq. (1). 시간 상수 R L C 나 적합선의 기울기로부터 추정할 수 있습니다. 그림 3c는 I를 보여줍니다. sw 0 -V 다른 Al2가 있는 플롯 O3 두께. R L 및 V C 기울기와 X - 선형 적합선의 축 절편. V C Al2가 증가함에 따라 선형적으로 증가합니다. O3 두께 d , 그림 3d와 같이. 여기서 C 나 값은 각 V에서 오차 범위로 추정되었습니다. 그림 3e[13]에서. 결과는 C 나 값이 거의 일정하게 유지됨(1.4 ± 0.2) nF Al2 증가 O3 0 ~ 6 nm의 층 두께
R을 계산하려면 C , 상단 및 하단 전극이 단락되어 R P (~ 2 Ω) 다른 인가 전압으로, 그림 3c에서 열린 기호로 회로 교정으로 표시됩니다. 따라서 R C d에 해당 를 계산하고 그 결과를 Fig. 3f에 나타내었다. R C d에서 3 ± 2.5 Ω에서 선형으로 증가 =0 ~ 55 ± 10 Ω at d =6 nm. 거의 d -독립 대형 C 나 값은 Al2 O3 레이어는 도메인 스위칭 동안 직렬 저항으로 작동합니다. 이것은 Al2 O3 FE 전환 중에 터널 스위치가 켜졌습니다.
FE 비스위칭 동안 이중층의 총 커패시턴스를 얻기 위해 스위칭(P sw ) 및 비전환(P nsw ) 편광 대 V d 타입 I 모드에서 펄스 하에서 0에서 6 nm로 증가된 것을 측정하고 그 결과를 그림 4a에 나타내었다. 유형 I 펄스를 선택하는 목적은 P nsw -V 인가된 전압의 방향이 분극 방향과 일치할 때 총 커패시턴스(C 완전 이중층의 )는 C 관계에서 계산할 수 있습니다. 완전 =S ·dP nsw /dV , 여기서 S 전극 영역입니다. 유형 I 펄스 모드에서 FE 스위칭에 의한 전하 효과를 완전히 배제할 수 있지만 유형 II 모드를 사용하면 음의 스위칭 분극으로 이 효과를 얻을 수 없으므로 전하 주입과 관련된 분극을 다시 전환할 수 있습니다. P의 차이점 sw 그리고 피 nsw 그림 4a와 같이 2Pr입니다. d로 약간의 변화가 있습니다. 0 ~ 6 nm인 반면 P nsw (열린 기호) 신호가 너무 약하여 오실로스코프에서 모니터링할 수 없습니다. Al2를 증명하기 위해 O3 유전체 커패시터로 작동하는 터널 스위치 레이어, 직접 C 완전 추가 DC 바이어스 없이 100 kHz에서 저주파 임피던스 분석기를 사용하여 측정을 수행했으며 그 결과는 그림 4b에 나와 있으며, 이는 Eq. (3):
$$ \frac{1}{C_{\mathrm{tot}}}=\frac{1}{C_{\mathrm{f}}}+\frac{d}{\varepsilon_0{\varepsilon}_{\mathrm {알}}S} $$ (3)여기서 ε 알 Al2의 유전 상수 O3 레이어 및 ε 0 는 자유 공간의 진공 유전율입니다. C f 그리고 S 는 각각 강유전체층과 전극 면적의 커패시턴스를 나타낸다. 그림 4b는 선형 1/C를 보여줍니다. 완전 대 d 플롯, 이는 Al2 O3 이 층은 스위칭이 없는 상황이나 스위칭 이후에 절연성이 높은 유전막이 됩니다. C f ≈ 14 pF 및 ε 알 식에서 ≈ 7.9 (삼). 따라서 삽입된 얇은 Al2 O3 층은 유전체 커패시터로 입증되었습니다. FE 비전환 중 및 FE 전환 후 Al2 O3 터널 스위치는 절연체로 닫힙니다.
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아 스위칭(P sw ) 및 비전환(P nsw ) 편광 대 V d 유형 I 모드의 펄스에서 0에서 6 nm로 증가했습니다. ㄴ 알2 O3 -층 두께 d 1/C의 의존도 완전 100 kHz
에서 임피던스 분석기로 측정됨그림 5는 Al2의 개략도를 보여줍니다. O3 /LN 이중층 구조는 유형 I 또는 유형 II 모드에서 전환됩니다. 그림 5a는 Al2에 대한 직렬 저항과 커패시터의 등가 온-오프 회로를 보여줍니다. O3 터널 스위치. 초기 상태에서 그림 5b와 같이 선호되는 편광 방향은 상부 전극을 가리키는 상향 편광 상태입니다. 비대칭 전극에 의해 유도된 내장 전기장은 Au 전극에서 Pt 전극으로 향합니다. 분극 전압을 인가하면 FE 스위칭이 발생합니다. 전압은 회로의 커패시턴스에 반비례하여 적용되는 것으로 이해됩니다. Al2에서 O3 /LN 이중층 구조에서 FE 스위칭 동안 LN 층은 커패시턴스가 크다. 따라서 대부분의 외부인가 전압은 Al2에 인가됩니다. O3 층. 초박형 Al2 O3 층은 전극 전하에 의해 주입됩니다. 인가 전압이 Al2를 초과하면 저항으로 켜집니다. O3 그림 5c와 같이 터널링 임계값 FE 스위칭 완료 후 또는 nonswitching 상황의 경우 LN 레이어의 커패시턴스가 매우 작고 Al2에 인가된 전압 O3 터널링 임계 전압보다 낮게 감소합니다. 이 순간, Al2 O3 그림 5d와 같이 레이어가 절연체 역할을 하고 꺼집니다.
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Al2의 개략도 O3 /LN 이중층 구조는 유형 I 또는 유형 II로 전환됩니다. 아 Al2용 직렬 저항 및 커패시터의 등가 온-오프 회로 스케치 O3 터널 스위치. ㄴ 초기 선호 편광 방향 및 내장 전기장; ㄷ 알2 O3 터널 스위치 켜기 및 도메인 전환; d 알2 O3 터널 스위치 끄기 및 극성 유지
그림 6은 Al2에서 전환된 편광의 사이클링 수 의존성을 보여줍니다. O3 Al2 두께의 /LN 이중층 구조 O3 유형 I 모드에서 0 ~ 6 nm 범위. 펄스의 폭은 1000 ns이고 주기는 0.5 s입니다. Al2의 피로 내구성이 O3 /LN 이중층 구조는 Al2를 증가시키면서 점진적으로 개선됩니다. O3 10 4 이상의 두께 펄스 스트레스 주기. 유형 II 모드의 피로 특성은 추가 파일 1:지원 정보의 그림 S2에 표시된 유형 I 모드의 결과와 유사합니다. 불행히도, 10 4 에 가까운 긴 DC 전압을 인가한 후 유형 II 모드에서 전기 고장이 쉽게 발생합니다. 펄스 스트레스 주기. 데이터는 그림 6의 실선으로 표시된 것처럼 각 주기 내에서 도메인 벽 고정 및 디피닝의 공존에 대한 모델을 사용하여 적합할 수 있으며, 여기서 피로 물리학은 전극에 의한 전하 주입에 기인합니다[13]. Al2일 때 O3 Au 전극과 LN 층 사이에 층을 삽입하면 전극에 의한 주입 전하 경로를 차단하고 피로 내구성을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 이중층 구조에서는 몇 가지 문제를 더 고려해야 합니다. 예를 들어 Al2의 두께를 증가시키면 O3 0에서 6 nm로, 보자력 전압은 거의 25에서 34 V로 확대되었으며, 이는 Al2의 품질을 개선함으로써 감소될 수 있습니다. O3 층. 사실, Al2의 몇 가지 원자층 O3 고품질 이하의 결함으로 전극에서 주입된 전하를 효과적으로 차단할 수 있으며, 이는 원자층 증착 공정 조건(온도 및 시간 등)을 최적화하여 다른 곳에서 확인됩니다[25].
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Al2에서 전환된 편광의 순환 수 의존성 O3 Al2 두께의 /LN 이중층 구조 O3 0 ~ 6 nm 범위 10 미만 4 펄스 스트레스 주기. 펄스의 폭은 0.5 s의 주기로 1000 ns입니다.
최근에 소거 가능한 전도성 전하 도메인 벽과 비파괴적 분극 상태의 전기적 판독을 기반으로 하는 강유전체 도메인 벽 메모리가 다음 연구 작업에서 제안되었습니다[26, 27]. 리튬 니오베이트 단결정에서 전하를 띤 도메인 벽의 큰 전도도는 도메인 전환 후에 얻어집니다[28, 29]. 따라서 실리콘 기판 위의 더 얇은 니오브산 리튬 단결정 박막은 통합 강유전성 도메인 벽 메모리에 대한 유망한 재료이며 Al2 설계로 유지 및 피로 내구성 특성을 향상시킬 수 있습니다. O3 /리튬 니오베이트 이중층.
200나노미터 LiNbO3 5% Mg 도핑된 단결정 필름은 벌크 LN 단결정에서 표면층을 이온 슬라이스하여 제조한 다음 초박형 Al2 O3 터널 스위치 층으로 2~6 nm 범위의 두께를 갖는 필름을 5% Mg 도핑된 LN 필름에 증착하여 원자층 증착에 의해 이중층 구조를 형성했습니다. 대칭형 P-V 전압 축을 따라 히스테리시스 루프는 유형 II 모드에서 적용된 펄스 전압에서 관찰되며, 이는 Au/LiNbO3의 비대칭 전극에 의해 유도된 내장 전기장 때문일 수 있습니다. /Pt 및 내부 각인 필드의 보상. 도메인 스위칭 전류(I sw ) 과도 현상 및 전송된 P-V 히스테리시스 루프는 초박형 Al2 O3 레이어는 아이디어 터널 스위치 역할을 합니다. FE 스위칭 중에는 켜지지만 nonswitching 동안 또는 FE 스위칭 후에 닫히므로 FE 스위칭에 대한 역간섭을 최소화합니다. 또한 FE 커패시터의 피로 내구성은 터널 스위치 층 두께를 2에서 6 nm로 증가시키면서 점진적으로 향상됩니다. 알2 O3 /LN 이중층 구조는 전극 전하 주입에 의한 피로 문제를 완화하는 강력한 강유전체 장치를 설계할 수 있는 길을 열어줍니다.
원자층 증착
상보성 금속 산화물 반도체
강유전체
리튬 니오베이트
주사전자현미경
X선 회절
나노물질
초록 증착된 원자층의 화학적, 물리적, 전기적 특성 Hf0.5 Zr0.5 O2 테트라키스(에틸메틸아미노)(TEMA) 및 테트라키스(디메틸아미노)(TDMA) 전구체를 사용한 박막을 비교합니다. 금속-유기 전구체의 리간드는 잔류 C 농도, 입자 크기 및 결과적인 강유전체 특성에 강한 영향을 미칩니다. Hf0.5 입금 Zr0.5 O2 TDMA 전구체가 있는 필름은 C 농도가 낮아지고 입자 크기가 약간 커집니다. 이러한 발견은 웨이크업 효과를 완화하는 더 많은 강유전성 위상 지배 필름을 성장시키는 데 도움이 됩니다. TDMA-Hf0.5의
초록 본 논문에서는 도핑이 없는 핀형 SiGe 채널 TFET(DF-TFET)를 제안하고 연구한다. 고효율 도핑 없는 라인 터널링 접합을 형성하기 위해 핀 모양의 SiGe 채널과 게이트/소스 중첩이 유도됩니다. 이러한 방법을 통해 높은 온 상태 전류, 12자리의 스위칭 비율 및 명백한 양극성 효과가 없는 DF-TFET를 얻을 수 없습니다. 높은 κ DF-TFET의 오프 상태 누설, 인터페이스 특성 및 신뢰성을 개선하기 위해 재료 스택 게이트 유전체가 유도됩니다. 또한, 도핑이 없는 채널과 핀 구조를 사용하여 도핑 프로세스의 어려
