Dévoiler l'origine des problèmes de perturbation dans les FeFET et le potentiel du TiO₂ multifonctionnel comme percée pour des cellules NAND 3D sans perturbation : Expérimental et Modélisation

Nous révélons l'origine des problèmes de perturbation dans les FET ferroélectriques (FeFET) avec une couche intermédiaire en métal (G. IL) -ferroélectrique (FE) -couche intermédiaire (Ch. IL) -Si (MIFIS). Pour atteindre à la fois un fonctionnement à basse tension et une immunité contre les perturbations, nous introduisons une couche de TiO₂ multifonctionnelle, positionnée entre la G. IL et la couche FE. La couche multifonctionnelle de TiO₂ (MFL) joue deux rôles essentiels : (1) Elle forme un puits de potentiel qui capture les charges injectées par la porte, améliorant la fenêtre de mémoire (MW). (2) Elle amplifie la taille de domaine de la couche FE sous-jacente, permettant un comportement de commutation de polarisation (P) abrupt. Sous la même tension de fonctionnement (V₎₏) qui est inférieure à 15 V, le FeFET MIFIS avec TiO₂ améliore la MW de 35 % par rapport au dispositif sans TiO₂. Notamment, le dispositif proposé reste sans perturbation (Vₓ₇ 0\ V) même après 104 cycles de stress de perturbation de 9 V, tandis que son homologue sans TiO₂ subit de sévères perturbations (Vₓ₇ 3.5\ V) dans les mêmes conditions. Nous attribuons cette différence aux propriétés partielles P des couches FE. En utilisant un cadre de modélisation qui reflète la sous-boucle d'hystérésis de FE, nous clarifions que la P partielle agit comme le principal moteur des perturbations, car elle précède le piégeage de charges et accélère l'injection de charges depuis la porte. Cette étude met en évidence le potentiel du FeFET MIFIS pour de futures applications NVM en découpant le compromis entre le fonctionnement à basse tension et les problèmes de perturbation.