基于一纳米HfO2的硅铁电隧道结

摘要 在铁电材料中，自发对称性破缺导致可切换的电极化，这为非易失性存储器提供了显著的前景。特别是，铁电隧道结（FTJs）作为一种新型的电阻切换存储器，利用了在薄铁电障碍物中基于极化的隧道电流。该研究将FTJs与兼容于互补金属氧化物半导体的掺锆HfO2（Zr:HfO2）铁电障碍物相结合，障碍物厚度仅为1纳米，通过原子层沉积在硅上生长。这些1纳米的Zr:HfO2隧道结表现出较大的极化驱动电阻率（>20000%），这是已报告的基于HfO2的FTJs中最大的值。此外，由于只有1纳米的铁电障碍物，这些结在低读取电压下提供较大的隧道电流（>1 A cm−2），比已报道的较厚HfO2基FTJs大几个数量级。因此，这项原理验证示范提供了一种方法，能够同时克服原型FTJs的三个主要缺点：与硅兼容的超薄铁电材料、大的电阻率和高速度操作所需的大读取电流。