基于氧化铪的FeFET栅结构制备及其电学性能研究
发布时间：2021-04-19 16:14
铁电存储器具有低功耗、高读写速度、抗辐射性能好及非易失性等优点,是当前最被看好的几类新型存储器技术之一。长期以来,由于采用传统钙钛矿铁电薄膜的1T-1C型铁电存储器中铁电薄膜厚度较大,且存储单元面积大,存储容量低,越来越难以满足应用要求。近年来,随着氧化铪基铁电薄膜的发展,与CMOS兼容的1T型铁电存储器成为了研究热点,有望突破铁电存储器容量限制瓶颈。本文围绕基于氧化铪薄膜材料的铁电晶体管核心部件铁电栅结构展开研究,具体研究内容如下:（1）为研究MFIS铁电栅中绝缘层对铁电薄膜性能的影响,采用射频磁控溅射和溶胶凝胶法分别制备了介电常数为12的二氧化铪high-k介质薄膜和2Pr为18 μC/cm2的SBT薄膜。并在基于传统SBT薄膜的MFIS（Pt/SBT/Hf02/Si）栅结构中验证了 high-k层对铁电栅性能的影响,认为适当减薄绝缘层的厚度有利于获得较大的存储窗口。（2）采用原子层沉积法制备了铁电氧化铪HZO薄膜。基于MFM（Metal-Ferroelectric-Metal）结构对HZO铁电薄膜的电学性能进行了研究。研究结果表明,相比传统铁电薄膜SBT,新型铁电薄膜HZO具有更...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 铁电材料的概述
1.1.1 传统铁电材料简介
1.1.2 新型氧化铪基铁电材料简介及现状
1.1.3 铁电薄膜的特性与表征
1.2 铁电存储器及其存储结构
1.3 铁电器件电离辐射效应
1.3.1 外太空辐射环境
1.3.2 电子器件辐射效应简介
1.3.3 铁电薄膜材料辐射现状
1.4 本论文的选题依据和研究内容
1.4.1 本论文的选题依据
1.4.2 本论文的研究内容
第2章 实验方法简介
2.1 铁电薄膜制备及测试方法简介
2.1.1 溶胶凝胶法
2.1.2 原子层沉积
2.1.3 扫描电子显微镜
2.1.4 铁电分析仪
2.1.5 半导体分析仪
2.1.6 台阶仪
2.2 辐射实验
60Co简介"> 2.2.1 辐射源60Co简介
2.2.2 电离辐射损伤机理
2.2.3 辐射实验方法
第3章 SBT基铁电栅结构制备与测试表征
3.1 SBT铁电薄膜的制备与表征
3.1.1 SBT薄膜的Sol-Gel法制备
3.1.2 SBT铁电薄膜的表征
2介电层的制备与表征"> 3.2 HfO2介电层的制备与表征
3.3 铁电层为SBT的MFIS栅结构的制备与性能
3.3.1 SBT铁电栅电容的性能测试
3.3.2 不同厚度I层的MFIS栅结构的电容电压测试
3.4 本章小结
第4章 HZO基FeFET栅结构制备与性能表征
4.1 HZO铁电薄膜的制备与表征
4.1.1 HZO铁电薄膜的制备
4.1.2 电极面积对HZO铁电薄膜电滞回线的影响
4.1.3 测试频率对HZO铁电薄膜电滞回线的影响
4.2 铁电层为HZO的MFIS栅结构的制备与表征
4.2.1 HZO铁电栅电容的铁电性能研究
4.2.2 MFIS栅结构的微观及电学性能研究
4.2.3 温度对MFIS栅结构保持的影响
4.2.4 总剂量电离辐射对MFIS栅结构的电学性能影响
4.3 MFMIS铁电栅结构初探
4.3.1 MFMIS栅结构的电学性能表征探索
4.3.2 总剂量电离辐射对MFMIS栅结构电学性能的影响
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]银河宇宙射线对登月航天员辐射危险分析[J]. 贾向红,许峰,白延强,吴大尉,杨成佳,蒋睿,黄增信,马洪波,宗秋刚. 航天医学与医学工程. 2013(05)
[2]CMOS工艺中钨的化学机械抛光技术[J]. 张映斌,赵枫,李炳宗. 微细加工技术. 2006(02)
博士论文
[1]铁电存储器的辐射效应及其抗辐射加固技术研究[D]. 辜科.电子科技大学 2015
[2]集成电路电离辐射效应数值模拟及X射线剂量增强效应的研究[D]. 郭红霞.西安电子科技大学 2001
本文编号：3147885
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 铁电材料的概述
1.1.1 传统铁电材料简介
1.1.2 新型氧化铪基铁电材料简介及现状
1.1.3 铁电薄膜的特性与表征
1.2 铁电存储器及其存储结构
1.3 铁电器件电离辐射效应
1.3.1 外太空辐射环境
1.3.2 电子器件辐射效应简介
1.3.3 铁电薄膜材料辐射现状
1.4 本论文的选题依据和研究内容
1.4.1 本论文的选题依据
1.4.2 本论文的研究内容
第2章 实验方法简介
2.1 铁电薄膜制备及测试方法简介
2.1.1 溶胶凝胶法
2.1.2 原子层沉积
2.1.3 扫描电子显微镜
2.1.4 铁电分析仪
2.1.5 半导体分析仪
2.1.6 台阶仪
2.2 辐射实验
60Co简介"> 2.2.1 辐射源60Co简介
2.2.2 电离辐射损伤机理
2.2.3 辐射实验方法
第3章 SBT基铁电栅结构制备与测试表征
3.1 SBT铁电薄膜的制备与表征
3.1.1 SBT薄膜的Sol-Gel法制备
3.1.2 SBT铁电薄膜的表征
2介电层的制备与表征"> 3.2 HfO2介电层的制备与表征
3.3 铁电层为SBT的MFIS栅结构的制备与性能
3.3.1 SBT铁电栅电容的性能测试
3.3.2 不同厚度I层的MFIS栅结构的电容电压测试
3.4 本章小结
第4章 HZO基FeFET栅结构制备与性能表征
4.1 HZO铁电薄膜的制备与表征
4.1.1 HZO铁电薄膜的制备
4.1.2 电极面积对HZO铁电薄膜电滞回线的影响
4.1.3 测试频率对HZO铁电薄膜电滞回线的影响
4.2 铁电层为HZO的MFIS栅结构的制备与表征
4.2.1 HZO铁电栅电容的铁电性能研究
4.2.2 MFIS栅结构的微观及电学性能研究
4.2.3 温度对MFIS栅结构保持的影响
4.2.4 总剂量电离辐射对MFIS栅结构的电学性能影响
4.3 MFMIS铁电栅结构初探
4.3.1 MFMIS栅结构的电学性能表征探索
4.3.2 总剂量电离辐射对MFMIS栅结构电学性能的影响
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]银河宇宙射线对登月航天员辐射危险分析[J]. 贾向红,许峰,白延强,吴大尉,杨成佳,蒋睿,黄增信,马洪波,宗秋刚. 航天医学与医学工程. 2013(05)
[2]CMOS工艺中钨的化学机械抛光技术[J]. 张映斌,赵枫,李炳宗. 微细加工技术. 2006(02)
博士论文
[1]铁电存储器的辐射效应及其抗辐射加固技术研究[D]. 辜科.电子科技大学 2015
[2]集成电路电离辐射效应数值模拟及X射线剂量增强效应的研究[D]. 郭红霞.西安电子科技大学 2001
本文编号：3147885
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