基于金屬-反鐵電PZT薄膜-氧化鋁-硅結(jié)構(gòu)的反鐵電存儲(chǔ)器的制備及性能研究.pdf

1、近年來，鐵電存儲(chǔ)器因具有低功耗、讀寫速度快、器件尺寸任意減小性和存儲(chǔ)密度高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛關(guān)注，其中金屬/鐵電/絕緣層/硅(MFIS)結(jié)構(gòu)的鐵電存儲(chǔ)器更是具有非破壞性讀取以及與CMOS工藝兼容等特點(diǎn)而成為鐵電存儲(chǔ)器未來發(fā)展的方向。但是，MFIS結(jié)構(gòu)鐵電存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)保持特性比較差，這是阻礙其商業(yè)化應(yīng)用的主要因素之一。造成MFIS結(jié)構(gòu)鐵電存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保持特性差的主要原因是存在高密度的界面陷阱以及注入到鐵電薄膜的電荷，它們會(huì)造成器件失效。

2、>　　在反鐵電薄膜/氧化鋁疊層結(jié)構(gòu)中，氧化鋁層會(huì)起到隧道開關(guān)的作用，它會(huì)在電疇反轉(zhuǎn)時(shí)打開而在極化反轉(zhuǎn)完成后立刻關(guān)閉。在對(duì)反鐵電薄膜/氧化鋁施加足夠高的電場(chǎng)后，反鐵電薄膜會(huì)發(fā)生反鐵電-鐵電相變，同時(shí)氧化鋁層由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)而使電荷注入到反鐵電/氧化鋁界面層。當(dāng)外加電場(chǎng)撤除后，氧化鋁層會(huì)回到絕緣狀態(tài)而把注入電荷固定住，注入電荷會(huì)形成電場(chǎng)阻礙鐵電一反鐵電相變從而保持鐵電相。這時(shí)會(huì)形成一個(gè)穿過氧化鋁層的退極化場(chǎng)，該電場(chǎng)的方向可以通過改變鐵

3、電相的極化反轉(zhuǎn)方向來改變。同MFIS結(jié)構(gòu)鐵電存儲(chǔ)器相似，這個(gè)退極化場(chǎng)可以調(diào)節(jié)硅表面的電勢(shì)從而調(diào)節(jié)源、漏間的溝道電流，能使溝道電流有明顯的增大或減小，因此可以通過源、漏間電流讀出所存儲(chǔ)的信息，所以金屬/反鐵電薄膜/氧化鋁/硅結(jié)構(gòu)能夠作為信息存儲(chǔ)器件，可稱其為反鐵電存儲(chǔ)器。由于反鐵電存儲(chǔ)器的退極化場(chǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于MFIS結(jié)構(gòu)鐵電存儲(chǔ)器，所以它的數(shù)據(jù)保持特性要優(yōu)于鐵電存儲(chǔ)器。
　　本文中制備了金/反鐵電PZT薄膜/氧化鋁/n型硅結(jié)構(gòu)反鐵電存儲(chǔ)