Field Effect in Metal-Ferroelectric-Semiconductor Structure With Multilayer Ferroelectric

Abstract

Аннотация. Одной из важнейших концепций использования сегнетоэлектрических гетероструктур в микроэлектронике является энергонезависимая память (FeRAM), где в качестве подзатворного ди-электрика в полевом транзисторе используется сегнетоэлектрическая пленка. Вторым важным приме-нением сегнетоэлектрических пленок является их использование при создании принципиально новых микроэлектромеханических устройств (МЕМС). Реализация МЕМС с использованием сегнетоэлек-трических наноразмерных пленок в качестве активного элемента по своим параметрам в десятки раз будет превосходить существующие аналоги. В последние годы вопросам стабильности поляризован-ного состояния и динамики переключения поляризации придается большое значение. В данной работе впервые приведены результаты по исследованию эффекта поля в структуре металл -сегнетоэлектрик -полупроводник, где в качестве сегнетоэлектрика использованы многослойные сегнетоэлектрические слои. Использование многослойных сегнетоэлектрических гетероструктур приводит к самосогласова-нию поверхностных состояний на границах полупроводник -сегнетоэлектрик и сегнетоэлектрик -сег-нетоэлектрик с переключаемой под действием внешнего поля спонтанной поляризацией. Это позволяет создать устойчивое поляризованное состояние с незначительной ее релаксацией.Ключевые слова: сегнетоэлектрическая пленка, эффект поля, структура, двумерные напряжения, двухслойные сегнетоэлектрики. One of the most important concepts of use of ferroelectric (FE) heterostructures in microelectronics is a non-volatile memory (FeRAM), where ferroelectric film is used as a gate dielectric in a field transistor. The second important application of ferroelectric films is their usage in the creation of new microelectromechanical systems (MEMS). The implementation of MEMS using nanoscale ferroelectric films as an active element will allow to create devices with parameters which exceed existing analogues in scores of times. In recent years, the issues of stability of the polarized state and the dynamics of polarization switching become more important. In this work, we present for the first time the results on field effect investigation in the metal-ferroelectricsemiconductor structure where composite ferroelectric layers are used as a ferroelectric. It is shown that the use of multilayer ferroelectric heterostructures leads to the self-consistency of surface states at the semiconductorferroelectric and ferroelectric -ferroelectric boundaries with spontaneous polarization switching under the influence of the external field. It allows to create a stable polarized state with a negligible relaxation.

PZT Thin Films on Silicon Substrates: Formation and Research of Properties

“…The shown change in capacitance with a change in the bias voltage is characteristic of MIS structures. However, since a ferroelectric is used as a dielectric in the structure under study, this characteristic exhibits a hysteresis associated with the polarization polarization of the PZT film [17]. The width of the hysteresis loop varies with the magnitude of the bias voltage, which may be due to an increase in remnant polarization.…”

Влияние подслоя Ba-=SUB=-0.2-=/SUB=-Sr-=SUB=-0.8-=/SUB=-TiО-=SUB=-3-=/SUB=- на структуру и электрофизические характеристики пленок цирконата-титаната свинца на подложке Si(001)

“…Гетероструктуры PZT/BST 02 /Si создавались на двух установках высокочастотного распыления керамических мишеней соответствующего состава в режиме сильноточного γ-разряда (> 100 W/cm 2 ) при высоких давлениях кислорода (> 0. вались низкой емкостью (C 1 < 10 pF), величина которой практически не зависела от толщины BST 02 . Это свидетельствует о нахождении поверхности кремниевой подложки в режиме обеднения или инверсии, т. е. после осаждения в таких гетероструктурах наблюдается устойчивый эффект поля без внешнего полевого воздействия, обусловленный униполярностью сегнетоэлектрической пленки, что имело место и в [4,5]. Униполярность в нашем случае определяется не столько условиями экранирования поляризации, сколько деформационными полями в пленке.…”

SYNTHESIS, STRUCTURE AND DIELECTRIC PROPERTIES OF PBMG1/3NB2/3O3 CERAMIC AND THIN FILMS ON Si(001) SUBSTRATES

“…4. SEM-images of cross-section (a), and of surface for PMN/Si heterostructure (б) ПОЛУЧЕНИЕ, СТРУКТУРА И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОйСТВА КЕРАМИКИ... зультаты и сведения, представленные в работе [9] для пленок титаната бария-стронция, выращенных в близких условиях и на такого же типа подложках Si, можно предположить связь выявленных ПС с диффузией катионов Pb в приповерхностный слой Si, что требует более детальных исследований.…”