1分子生物学系,吉丹斯克大学,威塔斯沃萨大学59、80-308 GDANSK,波兰; 2巴黎萨克莱大学实验室LéonBrillouin,CEA,LLB,91191 GIF-SUR-YVETTE,法国; 3迪斯科梁线,Synchrotron Soleil,91192 GIF-SUR-YVETTE,法国; 4新加坡国立大学物理系117542,新加坡; 5 ISA,Aarhus University物理与天文学系,丹麦8000 Aarhus C; 6 UMR9019-CNRS,基因组完整性和癌症,巴黎 - 萨克莱大学,古斯塔夫·鲁西(Gustave Roussy),F-94805 Villejuif Cedex,法国; 7 PSL大学,巴黎 - 萨克莱大学,UMS2016,INSERM US43,多模式成像中心,法国91400 Orsay,INSERM2016; 8 Cnanomat and Inserm平台,U1148,血管转化科学实验室,UFR SMBH,巴黎大学13号,索邦·巴里斯·塞特(Sorbonne ParisCité),F-93017,法国Bobigny,法国和9号巴黎大学Cité,UFR SDV,75006,法国巴黎,法国,法国,
用于负电容场效应晶体管的缺氧无唤醒 La 掺杂 HfO2 铁电体的水性制备方法 / Pujar, Pavan;Cho, Haewon;Kim, Young-Hoon;Zagni, Nicolo;Oh, Jeonghyeon;Lee, Eunha;Gandla, Srinivas;Nukala, Pavan;Kim, Young-Min;Alam, Muhammad Ashraful;Kim, Sunkook。- 收录于:ACS NANO。- ISSN 1936-0851。- 17:19(2023),第 19076-19086 页。[10.1021/acsnano.3c04983]
非晶态二氧化铪 (a-HfO 2 ) 广泛用于电子设备,例如超大规模场效应晶体管和电阻存储单元。a-HfO 2 中氧空位 (OV) 缺陷的密度对非晶态材料的电导率有很大影响。最终,OV 缺陷是造成导电细丝路径形成和断裂的原因,而导电细丝路径可用于新型电阻开关设备。在这项工作中,我们使用从头算方法研究了 a-HfO 2 中的中性 OV。我们研究了 OV 的形成能、双 OV 的结合能、不受干扰和在氢原子附近存在时的 OV 迁移以及氢原子向 OV 的迁移。与结晶 HfO 2 中的势垒 (2.4 eV) 相比,a-HfO 2 中存在浅而短程的 OV 迁移势垒 (0.6 eV)。附近的氢对 OV 迁移的影响有限;然而,氢可以通过在OV之间跳跃而轻易扩散。
由于具有 CMOS 兼容性和可扩展性的特点,HfO 2 基铁电体是下一代存储器件的有希望的候选材料。然而,它们的商业化受到可靠性问题的极大阻碍,疲劳是一个主要障碍。我们报告了界面设计的 Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 基异质结构的无疲劳行为。构建了一个相干的 CeO 2- x /Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 异质界面,其中 CeO 2- x 充当“氧海绵”,能够可逆地接受和释放氧空位。这种设计有效地缓解了电极-铁电界面处的缺陷聚集,从而改善了开关特性。此外,设计了一种对称电容器架构来最大限度地减少印记,从而抑制了循环引起的定向缺陷漂移。这种双管齐下的技术可以减轻氧伏安法产生的化学/能量波动,抑制顺电相的形成和极化退化。该设计确保 Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 基电容器具有超过 10 11 次开关循环的无疲劳特性和超过 10 12 次循环的耐久寿命,以及出色的温度稳定性和保持性。这些发现为开发超稳定的氧化铪基铁电器件铺平了道路。
在本研究中,我们制造了一种 Ta/HfO 2-x /Mo 基单细胞忆阻器,这是一种全球独一无二的配置。研究了基于 HfOx 的忆阻器器件上钽和钼电极的突触行为。使用脉冲激光沉积 (PLD) 方法生长 HfO 2-x (15 nm),并使用溅射系统和光刻法制造电极。通过 X 射线光电子能谱 (XPS) 确定金属氧化物化学计量。成功获得了长期增强 (LTP) 和成对脉冲促进 (PPF) 特性,它们在人工神经网络的学习过程中发挥着重要作用。进行了电流-电压测量和保持测试,以确定器件在适当范围内的 SET 和 RESET 状态。结果表明,该忆阻器器件是人工神经网络 (ANN) 应用的有力候选者。
摘要:我们提出了一个透明的回忆录,具有粗面(RS)底部电极(BE),对气体的性能和可靠性增强,该气体是气体传感器加上备忘录及其在本文中的应用。透明的回忆录具有RS BE,表现出低的形成电压(0.8 V)和稳定的电阻切换行为,具有较高的耐力,ON/OFF比率约为125。这种改进是由于对电场分布的更好控制和氧气空位浓度在应用于透明的回忆录时的氧气空位浓度所致。长时间维持在环境空气环境中的传导丝的稳定性对于将备忘录作为气体的应用至关重要。带有RS的回忆录证明了维持稳定状态的能力,约为10 4 s。结果,可以证明,带有RS的拟议透明透镜可以显着提高该设备对气体应用的可靠性。
作为非易失性记忆设备的有前途的候选人,基于Hafnia的铁电系统最近一直是一个热门研究主题。尽管在过去十年中取得了显着进步,但耐力问题仍然是其最终应用的障碍。在基于钙钛矿的铁电磁体中,例如研究良好的PB [Zr X Ti 1-X] O 3(PZT)家族,在电荷缺陷(例如氧气空位)与移动域的相互作用的框架内讨论了极化疲劳,尤其是在电极界面上,尤其是在转换过程中。武装在这种背景下,设定了一个假设,以检验类似的机制可以与基于Hafnia的铁电机一起发挥作用。导电钙钛矿LA-SR-MN-O用作建立LA 0.67 SR 0.33 MNO 3 / HF 0.5 Zr 0.5 O 2(HZO) / LA 0.67 SR 0.67 SR 0.67 SR 0.33 MNO 3 MNO 3式结构的接触电极。纳米级X射线差异在单个电容器上进行,并在双极切换过程中证明了从极性O期向非极性M期的结构相变。已在不同的氧空位浓度下计算了多相HZO的能量格局。基于理论和实验结果,发现在电循环过程中由氧空位再分配引起的极性到非极相变,这可能是HZO疲劳的一种解释。
溶液形成已被证明是增加陶瓷硬度的方法之一。5 先前的研究已经制备了许多 HEB 组合物,它们有可能比单个组分硼化物具有更高的硬度。8–10 例如,Gu 等人 11 研究了 (Hf 0.2 、Nb 0.2 、Ta 0.2 、Ti 0.2 、Zr 0.2 )B 2 作为典型的 HEB。在 2000 ◦C 下进行放电等离子烧结 (SPS) 后获得的维氏硬度 (VH) 为 22.44 GPa,载荷为 9.8 N。基于该研究,Feng 等人 4 制备了一系列名义上纯净的 HEB。基本成分为 (Hf 0.2 ,Zr 0.2 ,Ti 0.2 ,Ta 0.2 ,Nb 0.2 )B 2 ,其中 Nb 用 V、Cr 或 Mo 代替,Ta 和 Nb 用 Mo 和 W 代替。含有 Cr、Mo 或 Mo 和 W 组合的成分具有最高的 VH 值,在 0.49 N 负载下超过 40 GPa。同样,Quin 等人研究了具有非等摩尔浓度 Mo 和 W 的各种 HEB 成分。根据该研究,(Zr 0.225 ,Hf 0.225 ,Nb 0.225 ,Mo 0.225 ,W 0.1 )B 2 在 1.96 N 负载下具有 27.5 GPa 的 VH。12
基于AFNIA(HfO 2 )的硅通道铁电场效应晶体管(HfO 2 Si-FeFET)在非挥发性存储器领域得到了广泛的研究[1-7],这得益于掺杂HfO 2 中铁电性的发现[8]。文献报道中HfO 2 Si-FeFET的存储窗口(MW)大多在1-2 V左右[9-12],不能满足其在多位存储单元应用的要求。为了提高MW,当前的措施主要通过降低掺杂HfO 2 铁电体与Si通道之间底部SiO x 夹层的电场,从而抑制掺杂HfO 2 /SiO x 界面处的电荷捕获[13-16],同时增加SiO x 的数量。最近,有报道称MIFIS结构可以有效提高MW,并使用SiO 2 作为顶部夹层[17-21]。然而,Al 2 O 3 作为顶层尚未见报道。因此,我们报道 Al 2 O 3 层作为顶层中间层,以及 MW 对 Al 2 O 3 厚度的依赖性。
1 华沙大学物理学院实验物理研究所,ul. Pasteura 5, 02-093 Warszawa,波兰 2 弗罗茨瓦夫理工大学技术基础问题学院半导体材料工程系,Wybrze _ ze Wyspia nskiego 27, 50-370 Wrocław,波兰 3 华沙大学化学学院电化学实验室,ul. Pasteura 1, 02-093 Warszawa,波兰 4 北京航空航天大学微电子学院合肥创新研究院,合肥 230013,中国 5 巴塞罗那地球科学中心 (GEO3BCN),CSIC,Llu ıs Sol ei Sabar ıs sn,加泰罗尼亚,08028 巴塞罗那,西班牙 6 弗罗茨瓦夫理工大学实验物理系,Wybrze _ ze Wyspia nskiego 27,50-370 弗罗茨瓦夫,波兰
