Impacto de la Laminación de Pilas Ferroelectricas en Óxido de Hafnio Dopado con Silicio (HSO) y Óxido de Hafnio y Circonio (HZO) Basados en FeFETs: Hacia Celdas de Múltiples Niveles de Alta Densidad y Almacenamiento Sináptico
Autores: Ali, Tarek; Kühnel, Kati; Olivo, Ricardo; Lehninger, David; Müller, Franz; Lederer, Maximilian; Rudolph, Matthias; Oehler, Sebastian; Mertens, Konstantin; Hoffmann, Raik; Zimmermann, Katrin; Schramm, Philipp; Metzger, Joachim; Binder, Robert; Czernohorsky, Malte; Kämpfe, Thomas; Seidel, Konrad; Müller, Johannes; Van Houdt, Jan; Eng, Lukas M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
Se informa sobre una operación de celda multinivel (MLC) como 1-3 bits/celda de la memoria emergente FeFET utilizando óxido de hafnio dopado con silicio (HSO) y óxido de hafnio y zirconio (HZO) basado en laminados ferroeléctricos. Se utilizó una capa intermedia de alúmina para lograr un grosor independiente de la pila basada en HSO y HZO con propiedades ferroeléctricas óptimas. Se exploraron varios grosores divididos de HSO y HZO con laminación para aumentar la ventana de memoria máxima (MW) de FeFET para una operación MLC práctica. Se observó una mayor MW a medida que aumentaba el grosor de la pila ferroeléctrica con laminación. La MW máxima (3.5 V) se obtuvo para el laminado basado en HZO; los FeFET demostraron una velocidad de conmutación (300 ns), retención MLC de 10 años y 10 ciclos de resistencia MLC. La transición de conmutación instantánea a niveles MLC aumentados se realizó mediante laminación ferroeléctrica. Esto indicó una mayor granularidad de película y una variabilidad reducida a través de la interrupción de granos columnares ferroeléctricos. Se estudiaron los niveles MLC de 2-3 bits/celda y la MW máxima en términos de la variabilidad dependiente del tamaño para indicar el impacto de la escalabilidad del área ferroeléctrica. Se esbozó el impacto de una capa intermedia de alúmina en la fase ferroeléctrica para HSO en comparación con el material HZO. Para el mismo grosor de pila ferroeléctrica con laminación, se observó una MW máxima más baja y un efecto de activación pronunciado en el laminado HSO en comparación con el laminado HZO. Tanto el efecto de activación como la captura de carga se estudiaron en el contexto de una operación MLC. Se consideran los méritos de la laminación de pilas ferroeléctricas para una operación óptima de dispositivos sinápticos basados en FeFET. Se estudió el impacto del esquema de pulsos para modular la corriente de FeFET y simular la actualización del peso sináptico en la potenciación/depresión sináptica a largo plazo.
Descripción
Se informa sobre una operación de celda multinivel (MLC) como 1-3 bits/celda de la memoria emergente FeFET utilizando óxido de hafnio dopado con silicio (HSO) y óxido de hafnio y zirconio (HZO) basado en laminados ferroeléctricos. Se utilizó una capa intermedia de alúmina para lograr un grosor independiente de la pila basada en HSO y HZO con propiedades ferroeléctricas óptimas. Se exploraron varios grosores divididos de HSO y HZO con laminación para aumentar la ventana de memoria máxima (MW) de FeFET para una operación MLC práctica. Se observó una mayor MW a medida que aumentaba el grosor de la pila ferroeléctrica con laminación. La MW máxima (3.5 V) se obtuvo para el laminado basado en HZO; los FeFET demostraron una velocidad de conmutación (300 ns), retención MLC de 10 años y 10 ciclos de resistencia MLC. La transición de conmutación instantánea a niveles MLC aumentados se realizó mediante laminación ferroeléctrica. Esto indicó una mayor granularidad de película y una variabilidad reducida a través de la interrupción de granos columnares ferroeléctricos. Se estudiaron los niveles MLC de 2-3 bits/celda y la MW máxima en términos de la variabilidad dependiente del tamaño para indicar el impacto de la escalabilidad del área ferroeléctrica. Se esbozó el impacto de una capa intermedia de alúmina en la fase ferroeléctrica para HSO en comparación con el material HZO. Para el mismo grosor de pila ferroeléctrica con laminación, se observó una MW máxima más baja y un efecto de activación pronunciado en el laminado HSO en comparación con el laminado HZO. Tanto el efecto de activación como la captura de carga se estudiaron en el contexto de una operación MLC. Se consideran los méritos de la laminación de pilas ferroeléctricas para una operación óptima de dispositivos sinápticos basados en FeFET. Se estudió el impacto del esquema de pulsos para modular la corriente de FeFET y simular la actualización del peso sináptico en la potenciación/depresión sináptica a largo plazo.