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。
近来,电荷捕获存储器(CTM)器件,例如硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)结构闪存,因其在 15 nm 节点以下进一步缩小的潜力而吸引了众多关注。1 与传统浮栅(FG)器件相比,CTM 器件具有可靠性更高、工作电压更低和制造工艺更简单等优点。1,2 然而,由于隧道氧化物和电荷捕获氧化物厚度的缩小,数据保留仍然存在许多挑战。3 为了克服这些固有的缺点,高 k 材料,例如 HfO2、Al2O3、TiOx、ZnO 和 ZrO2,已被引入到 CTM 器件中,以实现更好的电荷捕获效率和保留能力。4–10 此外,大存储窗口和低工作电压的理想共存仍然是一个巨大的挑战。目前大多数 CTM 器件在低于 6 V 的电压下工作时,存储窗口都可忽略不计。对于高 k 材料,掺杂已被证明是一种实现低功耗充电捕获存储器的潜在方法,例如 Zr 掺杂的 BaTiO 3 和氟化 ZrO 2 。11,12 Gd 掺杂的 HfO 2 (GHO) 是一种很有前途的高 k 材料,已被提出具有相对较高的陷阱密度、大的电导率