基于Cu和TiN盖层的Hf0.5Zr0.5O2薄膜铁电性能比较研究

论文摘要

该文采用原子层沉积在Si/SiO2/TiN基底上制备了20 nm Hf0.5Zr0.5O2（HZO）薄膜,并分别以TiN和Cu为盖层构筑了HZO铁电电容器.掠入射X射线衍射测试表明,TiN和Cu作为盖层的HZO薄膜都具有明显的正交相.系统比较研究了Cu和TiN盖层对HZO薄膜的铁电、漏电和可靠性的影响.极化-电压测试表明,TiN和Cu为盖层的HZO薄膜在±4 V扫描电压下,剩余极化强度（2Pr）值分别为40.4μC/cm2和21.2μC/cm2.相应的矫顽电压分别为+1.7 V和+2.0 V.极化疲劳与保持特性测试表明,在经过2.3×108循环次数后,以TiN和Cu为盖层的HZO薄膜的2Pr值分别衰减了39.7%和45.6%.经过1.3×104s保持测试,TiN和Cu盖层的HZO薄膜的2Pr值从初始34.4μC/cm2和17.1μC/cm2分别下降到了22.6μC/cm2和1.6μC/cm2.上述结果说明,金属盖层是影响HZO铁电性的一个非常重要的因素.盖层的功函数、热膨胀系数、界面缺陷和界面介电层都是导致HZO薄膜铁电性差异的可能机制.该文工作对于进一步理解HZO铁电性起源和影响机制提供了有意义的借鉴,将有助于发展未来高性能的HZO铁电存储器和负电容晶体管.

论文目录

• 1 实验过程
•   1.1 器件结构与制备
•   1.2 器件测试
• 2 结果及讨论
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王岛,张岩,邹正淼,王佳丽,陆旭兵

关键词: 薄膜,铁电性能,金属盖层,原子层沉积

来源: 湘潭大学学报(自然科学版) 2019年05期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 材料科学,工业通用技术及设备,电力工业

单位: 华南师范大学华南先进光电子研究院

基金: 国家自然科学基金项目(51431006),华南师范大学研究生科研创新计划项目(2018LKXM014)

分类号: TB383.2;TM53

DOI: 10.13715/j.cnki.nsjxu.2019.05.014

页码: 127-135

总页数: 9

文件大小: 2769K

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