고 유전물질을 절연체 박막으로 적용한 금속-강유전체-절연체-금속 구조의 강유전체 터널링 접합 특성 분석
- 주제(키워드) ferroelectric tunnel junction , HfO2-based ferroelectric film , high-k material , low power operation , tunneling electro-resistance
- 주제(DDC) 621.381
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김상완
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000031803
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구에서는 향상된 tunneling electro-resistance (TER) ratio를 구현하기 위해 high-k 물질을 절연체 박막으로 적용한 금속-강유전체-절연막-금속(metal-ferroelectric-insulator-metal: MFIM) 구조의 ferroelectric tunnel junction (FTJ) 소자를 제작 후 측정 및 분석하였다. High-k 물질로는 HfO2와 ZrO2를, 강유전체 박막으로는 Hf과 Zr이 약 1:1 비율로 구성된 Hf0.5Zr0.5O2 산화막을 활용했다. 그 결과, erase 전류는 절연막의 종류와 상관없이 일정한 반면, write 전류는 절연막의 유전율에 비례하는 경향을 보였다. 그 이유로는 물질별로 절연막과 Hf0.5Zr0.5O2가 이루는 band offset이 상이하고 유전율의 차이가 잔류 분극 (remnant polarization: Pr)에 영향을 미치기 때문이다. 결과적으로, FTJ의 on/off 성능을 나타내는 TER ratio가 대조군인 Al2O3 대비, ZrO2일 때 3.9배 그리고 HfO2의 경우 2.2배 향상된 성능을 보였다.
more목차
제1장 서론 1
제2장 강유전체 산화막 6
제1절 강유전체 특성 6
제2절 하프늄-지르코늄 산화막 9
제3절 다양한 메모리 application 12
제3장 소자 제작 방법 및 설계 18
제1절 Atomic Layer Deposition (ALD) 18
제2절 소자 제작 과정 23
제4장 측정 결과 및 분석 26
제1절 MFM 특성분석 및 측정 결과 26
제2절 MFIM 특성분석 및 측정 결과 36
제3절 절연체 물질에 따른 FTJ 특성 분석 45
제5장 결론 54
참고문헌 55
List of publications 61
Abstract 62
