KR20240166284A - Ferroelectric logic-in-memory tunneling device and ferroelectric logic-in-memory tunneling device manufacturing method - Google Patents
Ferroelectric logic-in-memory tunneling device and ferroelectric logic-in-memory tunneling device manufacturing method Download PDFInfo
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Abstract
강유전성 로직인메모리 터널링 소자 및 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법이 개시된다. 상기 강유전성 로직인메모리 터널링 소자는 기판; 및 상기 기판 상에 형성되고, HfO2를 포함하는 제1 레이어 및 ZrO2를 포함하는 제2 레이어를 각각 1층 이상 포함하고, 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어가 교번하여 적층된, 강유전체부;를 포함할 수 있다.Disclosed are a ferroelectric logic-in-memory tunneling device and a method for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling device. The ferroelectric logic-in-memory tunneling device may include a substrate; and a ferroelectric member formed on the substrate, each including at least one first layer including HfO 2 and one second layer including ZrO 2 , wherein the first layer and the second layer are alternately laminated.
Description
본 발명은 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 및 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ferroelectric logic-in-memory tunneling device and a method for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
컴플렉스 토폴로지 극성 텍스처(Complex topological polar textures)는 몇 나노미터 범위에 걸쳐 강유전성 분극의 방향이 공간적으로 변한 결과로서 관찰되었다. 특히, 강유전체의 토폴로지 극성 도메인은 고유한 분극 방향 변경 특성으로 인해 최근 몇 년 동안 많은 주목을 받아 메모리 장치에서 잠재적인 용도로 사용되었다. 이상적으로, 이러한 나노미터-사이즈 극성 텍스쳐는 인접한 비트 사이의 혼선을 무시할 수 있는 초고밀도 저장을 위한 통합된 최첨단 나노전자 기술을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 실제로 이는 현재의 강유전성 저장 기술보다 훨씬 밀도가 높은 제곱인치당 테라비트 이상의 용량이다. 그러나 외부 자극(즉, 전기장)에 대한 응답으로 이러한 토폴로지 상태의 차수 매개변수(여기서는 분극)를 정밀하게 제어하는 능력은 나노전자공학 및 메모리 저장에서 극성 텍스처의 잠재력을 실현하는 데 중요하고 필수적이다. 토폴로지 극성 나노 텍스처가 최근 초격자에서 관찰되었고 납/스트론튬 티타네이트 층이 전이되었지만 간단한 성장 기술을 사용하여 초박형 강유전성 재료를 실리콘 기반 기술에 직접 통합하고 이를 멀티레벨 프로그램 가능한 메모리 및 처리 장치에 효과적으로 활용하는 것은 아직 시연되지 않았다. 강유전성 물질의 맥락에서 최첨단 마이크로/나노 전자공학의 부활은 초박막 산화 하프늄(HfO2)에서 강유전성을 발견한 데서 기인한다. 강한 분극(>40 C · cm-2), 확장성 및 실리콘과의 호환성, HfO2, 산화지르코늄(ZrO2) 및 이들의 합금은 규모에서도 nm 스케일까지 주류 반도체 전자 장치의 최전선에 등장하는 강유전체로 간주된다. 그러나 전통적인 강유전성 재료와 마찬가지로 HfO2 기반 장치는 외부 전기장을 사용하여 한 안정 상태에서 다른 안정 상태로 전환될 수 있는 두 가지 안정한 분극 상태를 가지며 이로 인해 원리적으로 제한되는 메모리의 이진 비트를 저장하게 되고, 이는 멀티레벨 저장소에 사용하고 처리 장치에 구현하는 그들의 용도를 원리적으로 제한한다. 대조적으로, 토폴로지 극성 텍스처는 편광 방향 측면에서 다양하며 방향 조절을 가능하게 하는 고유한 가능성을 제공할 수 있으며, 결과적으로 멀티레벨 메모리를 저장할 수 있을 뿐만 아니라 로직인메모리 작업을 단일 장치 내에서 실행할 수 있다.Complex topological polar textures have been observed as a result of spatially varying ferroelectric polarization orientation over a range of nanometers. In particular, topological polar textures in ferroelectrics have attracted much attention in recent years due to their unique polarization-orientation properties, leading to potential applications in memory devices. Ideally, these nanometer-sized polar textures have the potential to provide integrated state-of-the-art nanoelectronics for ultra-high-density storage where crosstalk between adjacent bits can be ignored. In fact, this is far greater than current ferroelectric storage technologies, on the order of terabit per square inch. However, the ability to precisely control the order parameter (here, polarization) of these topological states in response to external stimuli (i.e., electric fields) is critical and essential to realizing the potential of polar textures in nanoelectronics and memory storage. Although topologically polar nanotextures have recently been observed in superlattices and lead/strontium titanate layers have been transferred, the direct integration of ultrathin ferroelectric materials into silicon-based technologies using simple growth techniques and their effective use in multilevel programmable memory and processing devices has not yet been demonstrated. The resurgence of cutting-edge micro/nanoelectronics in the context of ferroelectric materials has been attributed to the discovery of ferroelectricity in ultrathin hafnium oxide (HfO 2 ). Because of their strong polarization (>40 C cm -2 ), scalability, and compatibility with silicon, HfO 2 , zirconium oxide (ZrO 2 ), and their alloys are considered as the emerging ferroelectrics for mainstream semiconductor electronics at the nanoscale. However, like traditional ferroelectric materials, HfO 2 -based devices have two stable polarization states that can be switched from one stable state to the other using an external electric field, which limits their use in principle to store binary bits of memory, which limits their applications in multilevel storage and processing devices. In contrast, topological polar textures vary in polarization direction and may offer unique possibilities to enable orientation control, resulting in the ability to store multilevel memories as well as execute logic-in-memory operations within a single device.
본 발명의 일 목적은 초고속 비휘발성 가층 전류 스위칭을 제공하는 강유전성 로직인메모리 터널링 소자를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a ferroelectric logic-in-memory tunneling device that provides ultra-high-speed non-volatile layered current switching.
본 발명의 다른 목적은 상기 강유전성 로직인메모리 터널링 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the ferroelectric logic-in-memory tunneling element.
일 측면에서 본 발명은 기판; 및 상기 기판 상에 형성되고, HfO2를 포함하는 제1 레이어 및 ZrO2를 포함하는 제2 레이어를 각각 1층 이상 포함하고, 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어가 교번하여 적층된, 강유전체부;를 포함하는, 강유전성 로직인메모리 터널링 소자를 제공한다.In one aspect, the present invention provides a ferroelectric logic-in-memory tunneling element, comprising: a substrate; and a ferroelectric member formed on the substrate, each including at least one first layer including HfO 2 and at least one second layer including ZrO 2 , wherein the first layer and the second layer are alternately laminated.
일 실시예에 있어서, 상기 강유전성 로직인메모리 터널링 소자는, 상기 강유전체부에 서로 이격되어 연결된 2개 이상의 전극을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the ferroelectric logic-in-memory tunneling element may further include two or more electrodes spaced apart and connected to the ferroelectric portion.
일 실시예에 있어서, 상기 기판은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the substrate may comprise silicon (Si).
일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부는 최상층과 최하층이 모두 제1 레이어일 수 있다.In one embodiment, the ferroelectric portion may have both the uppermost layer and the lowermost layer as first layers.
일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부는 5층의 레이어를 포함할 수 있다.In one embodiment, the ferroelectric portion may include five layers.
일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부에 포함된 화학종의 배향은 무작위일 수 있다.In one embodiment, the orientation of the chemical species included in the ferroelectric portion may be random.
다른 측면에서 본 발명은, 기판 상에 HfO2를 포함하는 제1 레이어를 형성하는 제1 레이어 형성 단계; 및 상기 기판 상에 ZrO2를 포함하는 제2 레이어를 형성하는 제2 레이어 형성 단계;를 교번하여 수행하여 강유전체부를 형성하는 강유전체부 형성 단계;를 포함하는, 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling element, comprising: a first layer forming step of forming a first layer including HfO 2 on a substrate; and a second layer forming step of forming a second layer including ZrO 2 on the substrate; alternately performing these steps to form a ferroelectric portion;
일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이어 형성 단계 및 상기 제2 레이어 형성 단계는 원자층증착(atomic layer deposition; ALD)에 의해 수행할 수 있다.In one embodiment, the first layer forming step and the second layer forming step can be performed by atomic layer deposition (ALD).
일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이어의 원자층증착은 TDMAH(Tetrakis(dimethylamido)hafnium)을 전구체로 사용할 수 있다.In one embodiment, the atomic layer deposition of the first layer may use Tetrakis(dimethylamido)hafnium (TDMAH) as a precursor.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이어의 원자층증착은 TEMAZ(Tetrakis(ethylmethylamino)zirconium)를 전구체로 사용할 수 있다.In one embodiment, the atomic layer deposition of the second layer may use TEMAZ (Tetrakis(ethylmethylamino)zirconium) as a precursor.
일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부에 서로 이격되어 연결된 2개 이상의 전극을 형성하는 전극 형성 단계;를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method may further include an electrode forming step of forming two or more electrodes spaced apart from each other and connected to the ferroelectric portion.
일 실시예에 있어서, 상기 기판은 실리콘(Si)을 포함하는 기판으로 준비할 수 있다.In one embodiment, the substrate can be prepared as a substrate including silicon (Si).
일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부의 최상층과 최하층이 모두 제1 레이어가 되도록 상기 제1 레이어 형성 단계 및 상기 제2 레이어 형성 단계를 수행할 수 있다.In one embodiment, the first layer forming step and the second layer forming step can be performed so that both the uppermost layer and the lowermost layer of the ferroelectric portion become the first layer.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이어 형성 단계 및 상기 제2 레이어 형성 단계는 총 5회 수행할 수 있다.In one embodiment, the first layer forming step and the second layer forming step can be performed a total of five times.
또 다른 측면에서 본 발명은, 기판 상에 HfO2를 포함하는 제1 레이어를 형성하는 제1 레이어 형성 단계; 및 상기 기판 상에 ZrO2를 포함하는 제2 레이어를 형성하는 제2 레이어 형성 단계;를 교번하여 수행하여 강유전체부를 형성하는 강유전체부 형성 단계;를 포함하는, 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법에 의해 제조된, 강유전성 로직인메모리 터널링 소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a ferroelectric logic-in-memory tunneling device manufactured by a method for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling device, the method including: forming a first layer including HfO 2 on a substrate; and forming a second layer including ZrO 2 on the substrate; alternately performing a ferroelectric part forming step; thereby forming a ferroelectric part.
일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부에 포함된 화학종의 배향은 무작위일 수 있다.In one embodiment, the orientation of the chemical species included in the ferroelectric portion may be random.
본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자는 초고속 비휘발성 가층 전류 스위칭을 제공할 수 있다.A ferroelectric logic-in-memory tunneling device according to an embodiment of the present invention can provide ultra-high-speed non-volatile layered current switching.
본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법을 통해 상기 강유전성 로직인메모리 터널링 소자를 구현할 수 있다.The ferroelectric logic-in-memory tunneling device can be implemented through a method for manufacturing the ferroelectric logic-in-memory tunneling device according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3a 내지 도 6d는 본 발명의 실험예 및 실험예에 따른 실험 결과를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a ferroelectric logic-in-memory tunneling element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a method for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling element according to an embodiment of the present invention.
Figures 3a to 6d are drawings showing experimental examples of the present invention and experimental results according to the experimental examples.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The present invention can be modified in various ways and can have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the attached drawings, the dimensions of structures are illustrated larger than actual dimensions in order to ensure clarity of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this application, it should be understood that the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component or combination thereof described in the specification, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms defined in commonly used dictionaries, such as those defined in common dictionaries, should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning they have in the context of the relevant art, and will not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless expressly defined in this application.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자를 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a ferroelectric logic-in-memory tunneling element according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자(100)는 기판(110); 및 상기 기판(110) 상에 형성되고, HfO2를 포함하는 제1 레이어(121) 및 ZrO2를 포함하는 제2 레이어(122)를 각각 1층 이상 포함하고, 상기 제1 레이어(121) 및 상기 제2 레이어(122)가 교번하여 적층된, 강유전체부(120);를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a ferroelectric logic-in-memory tunneling element (100) according to an embodiment of the present invention may include a substrate (110); and a ferroelectric portion (120) formed on the substrate (110), each including at least one first layer (121) including HfO 2 and at least one second layer (122) including ZrO 2 , wherein the first layer (121) and the second layer (122) are alternately laminated.
상기 기판(110)은, 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자(100)의 적층 구조를 형성하기 위한 지지를 제공하는 부재이다. 상기 기판(110)은 적층 구조를 형성하기 위한 물리적인 지지를 제공할 수 있고, 상기 기판(110) 상에 적층 구조가 형성되어, 상기 적층 구조의 성질에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자(100)의 목적하는 특성에 따라 상기 기판(110)의 재료 등을 선택할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 기판(110)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.The substrate (110) is a member that provides support for forming a laminated structure of a ferroelectric logic-in-memory tunneling device (100) according to an embodiment of the present invention. The substrate (110) can provide physical support for forming a laminated structure, and the laminated structure is formed on the substrate (110), which can affect the properties of the laminated structure. Therefore, the material of the substrate (110), etc., can be selected according to the desired characteristics of the ferroelectric logic-in-memory tunneling device (100) according to an embodiment of the present invention. In one embodiment, the substrate (110) can include silicon (Si).
상기 강유전체부(120)는, 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자(100)의 적층 구조를 형성하는 부재이다. 상기 강유전체부(120)는 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자(100)의 초고속 비휘발성 다층 전류 스위칭 등의 특성을 제공할 수 있다. 상기와 같은 기능을 수행하기 위해, 상기 강유전체부(120)에 포함되는 하위 부재의 재료, 형상 및 구조 등이 선택될 수 있다.The above ferroelectric portion (120) is a member forming a laminated structure of a ferroelectric logic-in-memory tunneling element (100) according to an embodiment of the present invention. The above ferroelectric portion (120) can provide characteristics such as ultra-high-speed non-volatile multilayer current switching of the ferroelectric logic-in-memory tunneling element (100) according to an embodiment of the present invention. In order to perform the above functions, the material, shape, structure, etc. of the lower member included in the ferroelectric portion (120) can be selected.
일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부(120)는 HfO2를 포함하는 제1 레이어(121)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부(120)는 ZrO2를 포함하는 제2 레이어(122)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부(120)는 HfO2를 포함하는 제1 레이어(121) 및 ZrO2를 포함하는 제2 레이어(122)가 교번하여 적층된 구조를 포함할 수 있다.In one embodiment, the ferroelectric portion (120) may include a first layer (121) including HfO 2 . In one embodiment, the ferroelectric portion (120) may include a second layer (122) including ZrO 2 . In one embodiment, the ferroelectric portion (120) may include a structure in which the first layer (121) including HfO 2 and the second layer (122) including ZrO 2 are alternately laminated.
일 실시예에 있어서, 상기 강유전성 로직인메모리 터널링 소자(100)는, 상기 강유전체부(120)에 서로 이격되어 연결된 2개 이상의 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 전극은 상기 강유전체부(120)에 각각 연결되어 전도성 통로를 제공할 수 있다. 상기 전극을 포함하는 전도성 통로에 전압이 인가되고/거나 전류가 진행하여 상기 강유전체부(120)의 전기적 특성을 변화 및/또는 측정할 수 있다.In one embodiment, the ferroelectric logic-in-memory tunneling element (100) may further include two or more electrodes spaced apart from each other and connected to the ferroelectric portion (120). The electrodes may be respectively connected to the ferroelectric portion (120) to provide a conductive path. A voltage may be applied to the conductive path including the electrodes and/or a current may flow to change and/or measure the electrical characteristics of the ferroelectric portion (120).
일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부(120)는 최상층과 최하층이 모두 제1 레이어(121)일 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 강유전체부(120)는 HfO2를 포함하는 제1 레이어(121) 및 ZrO2를 포함하는 제2 레이어(122)가 교번하여 적층된 구조를 포함할 수 있으므로, 해당 실시예에 있어서, 상기 강유전체부(120)는 제1 레이어(121) 및 제2 레이어(122)의 총 합을 홀수개로 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부(120)는 5층의 레이어를 포함할 수 있다.In one embodiment, the ferroelectric portion (120) may have both the uppermost layer and the lowermost layer as the first layer (121). As described above, the ferroelectric portion (120) may include a structure in which the first layer (121) including HfO 2 and the second layer (122) including ZrO 2 are alternately laminated, so in the embodiment, the ferroelectric portion (120) may include an odd total of the first layer (121) and the second layer (122). In one embodiment, the ferroelectric portion (120) may include five layers.
상기 강유전체부(120)는 상술된 재료, 형상 및 구조를 통해 상술된 기능을 나타내는 한, 상기 강유전체부(120)의 미시적인 특성이 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부(120)에 포함된 화학종의 배향은 무작위일 수 있다.As long as the above-described ferroelectric portion (120) exhibits the above-described function through the above-described material, shape, and structure, the microscopic characteristics of the above-described ferroelectric portion (120) are not particularly limited. In one embodiment, the orientation of the chemical species included in the above-described ferroelectric portion (120) may be random.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a method for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling element according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법(200)은 기판 상에 HfO2를 포함하는 제1 레이어를 형성하는 제1 레이어 형성 단계(S211); 및 상기 기판 상에 ZrO2를 포함하는 제2 레이어를 형성하는 제2 레이어 형성 단계(S212);를 교번하여 수행하여 강유전체부를 형성하는 강유전체부 형성 단계(S210);를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a method (200) for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling element according to an embodiment of the present invention may include a ferroelectric part forming step (S210) of forming a ferroelectric part by alternately performing a first layer forming step (S211) of forming a first layer including HfO 2 on a substrate; and a second layer forming step (S212) of forming a second layer including ZrO 2 on the substrate.
상기 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법(200)에 관한 설명은 상술된 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자에 관한 설명에서 동일하거나 유사한 용어 또는 구성에 대해 동일하거나 유사하게 적용된다.The description of the method (200) for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling element according to the above-described embodiment of the present invention applies identically or similarly to the same or similar terms or configurations in the description of the ferroelectric logic-in-memory tunneling element according to the above-described embodiment of the present invention.
상기 제1 레이어 형성 단계(S211)는 기판 상에 HfO2를 포함하는 제1 레이어를 형성하는 단계이다. 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)는 기판 상에 ZrO2를 포함하는 제2 레이어를 형성하는 단계이다. 본 명세서의 문맥에서, "기판 상에 형성"한다는 용어는, 기판 상에 바로 접촉하여 형성하는 것에 제한되지 않으며, 기판 상에 유의하게 얇은 수준의 타층이 형성된 상태에서 상기 타층 상에 형성하는 것까지 포함한다.The above first layer forming step (S211) is a step of forming a first layer including HfO 2 on a substrate. The above second layer forming step (S212) is a step of forming a second layer including ZrO 2 on the substrate. In the context of the present specification, the term "forming on a substrate" is not limited to forming in direct contact with the substrate, and includes forming on another layer in a state where a significantly thin level of another layer is formed on the substrate.
상기 강유전체부 형성 단계(S210)는, 상기 제1 레이어 형성 단계(S211) 및 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)를 교번하여 실시하는 단계이다. 상기 제1 레이어 형성 단계(S211) 및 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)를 교번하여 실시함에 의해, 상기 강유전체부 형성 단계(S210)를 통해 형성되는 강유전체부는 상기 제1 레이어 형성 단계(S211)에 의해 형성된 제1 레이어와 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)에 의해 형성된 제2 레이어가 교번하여 적층된 구조를 포함할 수 있다.The above ferroelectric portion forming step (S210) is a step in which the first layer forming step (S211) and the second layer forming step (S212) are alternately performed. By alternately performing the first layer forming step (S211) and the second layer forming step (S212), the ferroelectric portion formed through the ferroelectric portion forming step (S210) can include a structure in which the first layer formed by the first layer forming step (S211) and the second layer formed by the second layer forming step (S212) are alternately laminated.
상술된 바와 같이 제1 레이어 및 제2 레이어를 형성할 수 있는 한, 상기 제1 레이어 및 제2 레이어의 형성 방법은 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이어 형성 단계(S211) 및 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)는 증착에 의해 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이어 형성 단계(S211) 및 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)는 원자층증착(atomic layer deposition; ALD)에 의해 수행할 수 있다.As described above, as long as the first layer and the second layer can be formed, the method of forming the first layer and the second layer is not particularly limited. In one embodiment, the first layer forming step (S211) and the second layer forming step (S212) can be performed by deposition. In one embodiment, the first layer forming step (S211) and the second layer forming step (S212) can be performed by atomic layer deposition (ALD).
상술된 제1 레이어 및 제2 레이어의 재료, 형상 및 구조를 구현할 수 있는 한, 상기 원자층증착의 재료(전구체) 및 공정 변수 등은 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이어의 원자층증착은 TDMAH(Tetrakis(dimethylamido)hafnium)을 전구체로 사용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이어의 원자층증착은 TEMAZ(Tetrakis(ethylmethylamino)zirconium)를 전구체로 사용할 수 있다.As long as the materials, shapes, and structures of the first and second layers described above can be implemented, the materials (precursors) and process variables of the atomic layer deposition are not particularly limited. In one embodiment, the atomic layer deposition of the first layer can use TDMAH (Tetrakis(dimethylamido)hafnium) as a precursor. In one embodiment, the atomic layer deposition of the second layer can use TEMAZ (Tetrakis(ethylmethylamino)zirconium) as a precursor.
상기 제1 레이어 형성 단계(S211) 및 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)를 수행하는 기판의 재료, 형상 및 구조는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 실리콘(Si)을 포함하는 기판으로 준비할 수 있다.The material, shape, and structure of the substrate on which the first layer forming step (S211) and the second layer forming step (S212) are performed are not particularly limited. In one embodiment, the substrate may be prepared as a substrate including silicon (Si).
구체적으로, 일 실시예에 있어서, HfO2를 포함하는 제1 레이어 형성을 위해 TDMAH를 전구체로 사용할 수 있다. 상기 제1 레이어의 형성은 온도를 약 60℃로 설정하고 Ar 및 O2 라인 온도를 약 80℃로 설정하면서 약 250℃의 온도에서 수행될 수 있다. 작동 압력은 약 0.5 Torr로 유지될 수 있다. Ar 및 O2 라인의 세정 및 가열을 약 200초 동안, Ar 흐름을 전구체 라인으로 약 300sccm, 증기압 라인으로 약 100sccm , 산소 라인으로 약 300sccm의 O2 흐름으로 수행할 수 있다. TDMAH 공급 및 퍼지를 각각 약 2초 및 약 15초 동안 수행할 수 있고, 약 4초의 O2 공급을 수행할 수 있다. 순차적으로 RF 전력 약 50 또는 약 100W에서 약 2초 동안 O2 플라즈마 처리를 수행하고 마지막으로 O2를 약 10초 동안 퍼지하였다. 필요한 두께를 늘리기 위해 루프에 대해 이 주기를 반복했다. Specifically, in one embodiment, TDMAH may be used as a precursor for forming a first layer including HfO 2 . The formation of the first layer may be performed at a temperature of about 250 ° C. while setting the temperature to about 60 ° C. and setting the Ar and O 2 line temperatures to about 80 ° C. The operating pressure may be maintained at about 0.5 Torr. The cleaning and heating of the Ar and O 2 lines may be performed for about 200 seconds, with an Ar flow of about 300 sccm to the precursor line, a vapor pressure line of about 100 sccm, and an O 2 flow of about 300 sccm to the oxygen line. The TDMAH supply and purge may be performed for about 2 seconds and about 15 seconds, respectively, and the O 2 supply may be performed for about 4 seconds. Sequentially, an O 2 plasma treatment is performed at an RF power of about 50 or about 100 W for about 2 seconds, and finally, the O 2 is purged for about 10 seconds. This cycle was repeated for the loop to increase the required thickness.
ZrO2 성장을 위해 기판 온도를 약 200 ℃로 설정하고 TEMAZ 전구체를 사용할 수 있다. 성장은 공급(약 2s), 퍼지(약 15s)로 수행할 수 있다. O2 공급 및 퍼징은 각각 약 4초 및 약 10초 동안 수행될 수 있다. O2 피딩과 퍼징 사이에 약 50 내지 100W의 RF 전력에서 약 2초 동안 O2 플라즈마 처리를 수행할 수 있다. 두 필름(U-HZO) 및 (N-HZO)의 성장은 O2 플라즈마 처리를 제외한 유사한 조건에서 될 수 있다. U-HZO 필름은 약 100W의 O2 플라즈마에 대해 주목될 수 있다. 최종 라인 퍼지는 약 300초 동안 수행될 수 있다.For ZrO 2 growth, the substrate temperature can be set to about 200 ℃ and TEMAZ precursor can be used. The growth can be performed by feeding (about 2 s) and purging (about 15 s). The O 2 feeding and purging can be performed for about 4 s and about 10 s, respectively. Between the O 2 feeding and purging, the O 2 plasma treatment can be performed for about 2 s at an RF power of about 50 to 100 W. The growth of the two films (U-HZO) and (N-HZO) can be performed under similar conditions except for the O 2 plasma treatment. The U-HZO film can be noted for the O 2 plasma of about 100 W. The final line purge can be performed for about 300 s.
본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법(200)은 추가적인 단계 및/또는 공정의 부가를 배제하지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부에 서로 이격되어 연결된 2개 이상의 전극을 형성하는 전극 형성 단계;를 더 포함할 수 있다. 상기 전극 형성 단계에 의해 형성된 전극은 상기 강유전체부에 전도성 통로를 제공할 수 있다.The method (200) for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling element according to an embodiment of the present invention does not exclude the addition of additional steps and/or processes. In one embodiment, it may further include an electrode forming step of forming two or more electrodes spaced apart from each other and connected to the ferroelectric portion. The electrode formed by the electrode forming step may provide a conductive path to the ferroelectric portion.
일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부의 최상층과 최하층이 모두 제1 레이어가 되도록 상기 제1 레이어 형성 단계(S211) 및 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)를 수행할 수 있다. 상술된 바와 같이 최상층과 최하층이 모두 제1 레이어가 되도록 상기 제1 레이어 형성 단계(S211) 및 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)를 수행하기 위해, 상기 제1 레이어 형성 단계(S211)를 가장 먼저 수행할 수 있고/거나 상기 제1 레이어 형성 단계(S211) 및 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)의 총 수행 횟수의 합은 홀수회일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이어 형성 단계(S211) 및 상기 제2 레이어 형성 단계(S212)는 총 5회 수행할 수 있다.In one embodiment, the first layer forming step (S211) and the second layer forming step (S212) can be performed so that both the uppermost layer and the lowermost layer of the ferroelectric portion become first layers. In order to perform the first layer forming step (S211) and the second layer forming step (S212) so that both the uppermost layer and the lowermost layer become first layers as described above, the first layer forming step (S211) can be performed first, and/or the sum of the total number of times the first layer forming step (S211) and the second layer forming step (S212) are performed can be an odd number. In one embodiment, the first layer forming step (S211) and the second layer forming step (S212) can be performed a total of five times.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 로직인메모리 터널링 소자는 기판 상에 HfO2를 포함하는 제1 레이어를 형성하는 제1 레이어 형성 단계; 및 상기 기판 상에 ZrO2를 포함하는 제2 레이어를 형성하는 제2 레이어 형성 단계;를 교번하여 수행하여 강유전체부를 형성하는 강유전체부 형성 단계;를 포함하는, 강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법에 의해 제조될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 강유전체부에 포함된 화학종의 배향은 무작위일 수 있다.Meanwhile, a ferroelectric logic-in-memory tunneling device according to an embodiment of the present invention can be manufactured by a method for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling device, including a ferroelectric portion forming step, which alternately performs a first layer forming step of forming a first layer including HfO 2 on a substrate; and a second layer forming step of forming a second layer including ZrO 2 on the substrate; to form a ferroelectric portion. In one embodiment, the orientation of chemical species included in the ferroelectric portion can be random.
이하 본 발명의 실시예에 대해 상술한다. 다만, 하기에 기재된 실시예는 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the embodiments described below are only some embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
제조예Manufacturing example
HfO2의 형성을 위해 TDMAH를 전구체로 사용하였다. HfO2의 형성은 캐니스터 온도를 60℃로 설정하고 Ar 및 O2 라인 온도를 80℃로 설정하면서 250℃의 온도에서 수행되었다. 작동 압력은 0.5 Torr로 유지되었다. Ar 및 O2 라인의 세정 및 가열을 200초 동안 Ar 흐름을 전구체 라인으로 300sccm, 증기압 라인으로 100sccm , 산소 라인으로 300sccm의 O2 흐름으로 수행 했다. 그 후, TDMAH 공급 및 퍼지를 각각 2초 및 15초 동안 수행하고, 이어서 4초의 O2 공급을 수행하였다. 순차적으로 RF 전력 50 또는 100W에서 2초 동안 O2 플라즈마 처리를 수행하고 마지막으로 O2를 10초 동안 퍼지하였다. 필요한 두께를 늘리기 위해 루프에 대해 이 주기를 반복했다. TDMAH was used as a precursor for the formation of HfO 2 . The formation of HfO 2 was performed at 250 °C with the canister temperature set to 60 °C and the Ar and O 2 line temperatures set to 80 °C. The operating pressure was maintained at 0.5 Torr. The purging and heating of the Ar and O 2 lines were performed for 200 s with an Ar flow of 300 sccm to the precursor line, a vapor pressure line of 100 sccm, and an O 2 flow of 300 sccm to the oxygen line. Thereafter, TDMAH supply and purge were performed for 2 s and 15 s, respectively, followed by an O 2 supply of 4 s. Sequential O 2 plasma treatment was performed for 2 s at an RF power of 50 or 100 W, and finally, O 2 was purged for 10 s. This cycle was repeated for the loop to increase the required thickness.
ZrO2 성장을 위해 기판 온도를 200 ℃로 설정하고 TEMAZ 전구체를 사용했다. 성장은 공급(2s), 퍼지(15s)로 수행하였다. O2 공급 및 퍼징은 각각 4초 및 10초 동안 수행되었다. O2 피딩과 퍼징 사이에 50~100W의 RF 전력에서 2초 동안 O2 플라즈마 처리를 수행하였다. 두 필름(U-HZO) 및 (N-HZO)의 성장은 O2 플라즈마 처리를 제외한 유사한 조건에서 수행되었다. 예를 들어, 50W에서 O2 플라즈마 처리는 N-HZO 필름으로 이어지는 반면, U-HZO 필름은 100W의 O2 플라즈마에 대해 주목되었다. 최종 라인 퍼지는 300초 동안 수행되었다. For ZrO 2 growth, the substrate temperature was set to 200 ℃ and TEMAZ precursor was used. The growth was performed by feeding (2 s) and purging (15 s). O 2 feeding and purging were performed for 4 s and 10 s, respectively. O 2 plasma treatment was performed for 2 s at an RF power of 50–100 W between O 2 feeding and purging. The growth of both films (U-HZO) and (N-HZO) was performed under similar conditions except for the O 2 plasma treatment. For example, O 2 plasma treatment at 50 W led to N-HZO film, whereas U-HZO film was observed for 100 W of O 2 plasma. The final line purge was performed for 300 s.
실험예Experimental example
전도성 AFM 팁(AC240 TM)을 사용하여 PFM 측정을 수행했다. VPFM은 365kHz의 접촉 공진 주파수로 수행되었고 1V의 AC 전압이 프로브에 인가되었다. 이러한 측면 PFM 측정은 측면 팁 표면 공진(약 1018kHz)에 더 가까운 주파수에서 1V의 AC 전압을 적용하여 수행되었으며 실험은 서로 다른 팁-샘플 방향에서 수행되었다(팁에 대해 샘플을 회전하여). 전체 AFM 기반 측정값은 기계적 쓰기의 가능성을 제거하기 위해 68nN 의 일정한 힘(F)에서 수집되었다. PFM measurements were performed using a conductive AFM tip (AC240 TM). VPFM was performed at a contact resonance frequency of 365 kHz and an AC voltage of 1 V was applied to the probe. These lateral PFM measurements were performed at a frequency closer to the lateral tip surface resonance (ca. 1018 kHz) with an AC voltage of 1 V and the experiments were performed at different tip-sample orientations (by rotating the sample with respect to the tip). All AFM-based measurements were collected at a constant force (F) of 68 nN to eliminate the possibility of mechanical writing.
단면 TEM, EELS 및 EDS 원소 매핑의 측정은 모두 JEOL JEM-2100 F 투과 전자 현미경으로 수행되었다. 벌크 전하 수송은 Keithley 4200 소스 미터로 수행되었다. 반도체 소자 매개변수 분석기(Keithley 4200)와 집에서 만든 전기 회로를 사용하여 실온에서 작동하는 진공 프로브 스테이션에서 소자의 전기적 특성을 결정했다. 전압 펄스(모델 4225-PMU 및 4225-RPM)를 생성하는 것은 반도체 펄스 생성 장치였다. 과도 전류 응답을 측정하기 위해 4200A의 펄스 측정 장치를 활용하여 초고속 전압 펄스를 생성하고 과도 전류의 응답을 관찰하여 측정을 얻었다. Zive SP1(ZIVELAB)은 프로브 스테이션에 적절하게 연결되었을 때 로직인메모리 처리를 측정하는 데 사용되었다.Measurements of cross-sectional TEM, EELS, and EDS elemental mapping were all performed on a JEOL JEM-2100 F transmission electron microscope. Bulk charge transport was performed on a Keithley 4200 source meter. The electrical properties of the devices were determined in a vacuum probe station operating at room temperature using a semiconductor device parameter analyzer (Keithley 4200) and a home-built electrical circuit. The semiconductor pulse generator (model 4225-PMU and 4225-RPM) was used to generate the voltage pulses. The pulse measurement unit of the 4200A was utilized to generate ultra-fast voltage pulses and observe the transient current response to obtain the measurements. The Zive SP1 (ZIVELAB) was used to measure the logic-in-memory processing when properly connected to the probe station.
실험결과Experimental Results
piezoresponse force microscopy(PFM) 이 제공하는 정보는 특히 강유전성 재료의 분극 방향을 조사한다. 예를 들어, 진폭 맵의 도메인 경계에서 관찰된 180° 토폴로지 반전 및 이후의 날카로운 피크는 도 3a의 상단 개략도에 표시된 것처럼 잘 정렬된(즉, 180°) 강유전성 도메인의 존재를 나타낸다. 대조적으로 PFM 토폴로지와 진폭은 도 3a의 하단 두 카툰 다이어그램에 표시된 것처럼 복잡한 또는 180°가 아닌 도메인 벽의 작은 크기(<10nm)에 대해 점진적으로 변한다. 수직 PFM(VPFM) 진폭의 점진적인 변화는 강유전성 재료가 복잡한 극성 조직을 가지고 있다는 사실을 밝힐 수 있다.The information provided by piezoresponse force microscopy (PFM) particularly probes the polarization orientation of ferroelectric materials. For example, the 180° topological inversion and subsequent sharp peak observed at the domain boundaries in the amplitude map indicate the presence of well-aligned (i.e., 180°) ferroelectric domains, as illustrated in the upper schematic diagram of Fig. 3a. In contrast, the PFM topology and amplitude change gradually for small dimensions (<10 nm) of complex or non-180° domain walls, as illustrated in the lower two cartoon diagrams of Fig. 3a. The gradual change in the vertical PFM (VPFM) amplitude can reveal that the ferroelectric material has a complex polar organization.
편광 방향에 대한 관찰과 메모리 장치로서의 효과적인 활용을 위해 균일한 Hf0.5Zr0.5O2(이하, U-HZO라고 함) 및 나노라미네이트 HfO2/ZrO2/HfO2/ZrO2/HfO2(이하, N-HZO라고 함) 박막을 직접 준비했다. 산화물(SiO2, 2nm)은 도 3b 의 개략도에 표시된 것처럼 원자층 형성 기술을 사용하여 Si 기판을 덮었다. 초기 성장은 도 3b의 해당 개략도 아래에 묘사된 횡단면 투과 전자 현미경(TEM) 이미지로 확인되었다. For the observation of polarization direction and effective utilization as a memory device, uniform Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 (hereinafter referred to as U-HZO) and nanolaminated HfO 2 /ZrO 2 /HfO 2 /ZrO 2 /HfO 2 (hereinafter referred to as N-HZO) thin films were directly prepared. Oxide (SiO 2, 2 nm) was covered on the Si substrate using the atomic layer deposition technique as shown in the schematic diagram of Fig. 3b. The initial growth was confirmed by the cross-sectional transmission electron microscope (TEM) image depicted below the corresponding schematic diagram of Fig. 3b.
이전에 확립된 바 와 같이 U-HZO 박막은 180° 도메인의 존재를 보여준다(도 3c). 평 면 외(즉, 수직) PFM(VPFM) 토폴로지 이미지와 도메인 우물에서 진폭의 급격한 변화와 관련이 있다(도 3c의 오른쪽 패널에 있는 라인 프로파일 참조). 반대로 N-HZO 박막의 경우 VPFM 토폴로지 및 진폭(도 3d)은 도 3d의 라인 프로 파일에서도 확인된 것처럼 공간에 따라 점진적으로 변화하고, 이는 N-HZO의 도메인 이 180°가 아닌, 복잡한 도메인임을 나타낸다. 따라서 벡터 PFM을 사용하여 N-HZO 의 편광 방향을 조사하였다. U-HZO 박막과 달리 측면 PFM(LPFM) 이미징은 도 3e 에 표시된 것처럼 N-HZO 박막의 면내 편광에 대한 직접적인 현미경 증거를 제공한 다. 토폴로지 변화 경계에서 진폭 이미지의 날카로운 선을 따르는 LPFM 토폴로지 이미지의 뚜렷한 대비 변화는 도 3e의 라인 프로파일에서도 볼 수 있듯이 180° 도메인 반전이 있는 면내 편광을 제안한다. 명확성을 위해 도 3f는 VPFM(도 3d) 및 LPFM(도 3e)을 확대한 도면이며, 이는 복잡한 도메인 패턴을 생성할 수 있는 면내 및 면외 도메인의 존재를 나타낸다. VPFM 토폴로지와 진폭은 점진적으로 변하는 반면 LPFM 토폴로지의 급격한 변화와 진폭 변화는 N-HZO 장치에 복잡한 분 극이 있음을 나타낸다.As previously established, U-HZO films show the presence of 180° domains (Fig. 3c). This is associated with the abrupt change in the out-of-plane (i.e., vertical) PFM (VPFM) topology image and the amplitude at the domain wells (see the line profiles in the right panel of Fig. 3c). In contrast, for N-HZO films, the VPFM topology and amplitude (Fig. 3d) vary gradually over space, as also confirmed by the line profiles in Fig. 3d, indicating that the domains in N-HZO are not 180° but complex domains. Therefore, we investigated the polarization direction in N-HZO using vector PFM. In contrast to U-HZO films, side-view PFM (LPFM) imaging provides direct microscopic evidence for the in-plane polarization in N-HZO films, as shown in Fig. 3e. The pronounced contrast change in the LPFM topology image along the sharp line in the amplitude image at the topology change boundary suggests in-plane polarization with 180° domain inversion, as can also be seen in the line profile in Fig. 3e. For clarity, Fig. 3f is a zoomed-in view of VPFM (Fig. 3d) and LPFM (Fig. 3e), which demonstrate the presence of in-plane and out-of-plane domains that can generate complex domain patterns. The VPFM topology and amplitude change gradually, while the abrupt change in LPFM topology and amplitude change indicate the complex polarization in the N-HZO device.
N-HZO에서 면내 편광의 가능한 방향을 찾기 위해 샘플을 시계 방향으로 한 번에 30°씩 돌려서 LPFM을 측정했다. 특히, LPFM 진폭의 토폴로지 이미지와 날카 로운 선은 면내 편광의 180° 토폴로지 반전을 일관되게 나타낸다. 이것은 면내 편 광이 회전 대칭을 가질 수 있음을 시사하며, 스커미온과 같은 극성 텍스처를 포함 하여 매우 다양한 나노 스케일 도메인 패턴을 생성한다. 도메인의 복잡한 특성을 나타내기 위해 LPFM(도 3e) 및 VPFM(도 3d)의 진폭을 추가하여 도 3g 및 관 련 히스토그램에 표시했다. 가능한 편광 방향 중에서 도 3h는 평면 내 및 평면 외 극성 텍스처의 도식적 표현을 보여준다. 실제로 PFM 이미징은 필름이 복잡한 나 노도메인 패턴을 포함하고 있음을 나타낸다. 이는 HfO2 및 ZrO2 인터페이스, 나 노입자 구조 및/또는 변형을 비롯한 여러 지배 메커니즘으로 인한 것 일 수 있다. To find the possible directions of in-plane polarization in N-HZO, LPFM was measured by rotating the sample clockwise by 30° at a time. In particular, the topological images of the LPFM amplitude and the sharp lines consistently indicate a 180° topological reversal of the in-plane polarization. This suggests that the in-plane polarization can have rotational symmetry, resulting in a wide variety of nanoscale domain patterns, including skyrmion-like polar textures. To reveal the complex nature of the domains, the amplitudes of LPFM (Fig. 3e) and VPFM (Fig. 3d) are added and plotted in Fig. 3g and the associated histograms. Among the possible polarization directions, Fig. 3h shows a schematic representation of the in-plane and out-of-plane polar textures. Indeed, the PFM imaging indicates that the film contains complex nanodomain patterns. This could be due to several governing mechanisms, including the HfO 2 and ZrO 2 interfaces, nanoparticle structures, and/or deformation.
복잡한 도메인 생성을 이해하기 위해 고해상도 단면 TEM 이미지를 수행했다. 도 4a에서 노란색 점선으로 구분된 상단에서 하단으로의 밝기 변화는 높은 결정 질 품질과 균질한 인터페이스를 가진 HfO2-ZrO2 나노라미네이트의 존재에 기인한 다. 완전한 HfO2-ZrO2 나노라미네이트 구 조는 대규모 HAADF(high-angle annular dark-field) 및 TEM 이미징에 서 제공된다. TEM 이미지 분석을 위해 미리 작성된 MATLAB 스크립트 를 사용하여 원자 강도를 2차원 가우시안 함수에 맞춰 중심 원자 위치를 결정한다. 이 함수는 정량적 원자 변위(피코미터 해상도 사용)를 생성한다. TEM 이 미지(도 4a)에 해당하는 계산된 면내 강도 분포(즉, 맞춤 원자 위치)는 도 4b 에 도시되며, 여기서 HfO2 및 ZrO2 층은 노란색 점선으로 구분된다. 그 후, 상대 원자 변위가 추정되었고 도 4c의 컬러 맵에 표시되며 실제로 편광 방향과 밀접한 관련이 있다. 흥미롭게도 원자 변위는 필름 전체에서 일관되게 변하지 않았고, 오히려 넓은 분포를 나타냈으며, 예를 들어 제자리 원자 변위가 한 부분에서 관찰된 반면, 다른 부분은 도 4c 하단의 확대 이미지와 같이 하향 변위를 나타냈다. N-HZO 필름은 방 향이 다른 광범위한 원자 변위를 가지고 있으며, 이는 복잡한 분극화 의 핵심 요소 중 하나가 될 수 있다.To understand the complex domain formation, high-resolution cross-sectional TEM images were performed. The brightness change from top to bottom, as delineated by the yellow dashed line in Fig. 4a, is due to the presence of HfO 2 -ZrO 2 nanolaminates with high crystal quality and homogeneous interfaces. The complete HfO 2 -ZrO 2 nanolaminate structure is provided by large-scale high-angle annular dark-field (HAADF) and TEM imaging. A pre-written MATLAB script was used to fit the atomic intensities to a two-dimensional Gaussian function to determine the central atomic positions. This function generates quantitative atomic displacements (with picometer resolution). The calculated in-plane intensity distributions (i.e., fitted atomic positions) corresponding to the TEM image (Fig. 4a) are plotted in Fig. 4b, where the HfO 2 and ZrO 2 layers are delineated by the yellow dashed lines. Subsequently, the relative atomic displacements were estimated and displayed in the color map in Fig. 4c, which is indeed closely related to the polarization direction. Interestingly, the atomic displacements did not vary consistently throughout the film, but rather exhibited a broad distribution, for example, while in-situ atomic displacements were observed in one part, the other parts showed downward displacements, as shown in the enlarged image at the bottom of Fig. 4c. The N-HZO film has a wide range of atomic displacements with different directions, which may be one of the key factors for the complex polarization.
이러한 복잡한 나노도메인은 예외적으로 높은 전환 가능한 분극화 생성에 중요한 역할을 할 수 있으며, 그 결과 증명 메모리 저장 개념 이 개발될 수 있다. 따라서 다음 단계로 도 4d에 도시된 바와 같이 , 나노스케일 프로브를 사용하여 N-HZO 필름의 편광 방향을 뒤집으려 고 시도했다. 직류 팁과 샘플 사이에 +8.0 V의 전압(기록 전압, Vw라 고 함)을 가하고 제곱 영역(0.5 × 0.5 μm2)을 접촉 모드로 스 캔했다. 이어서, VPFM 상 및 진폭 시그널이 직류 없이 넓은 영역(1.2 x 1.2 μm2)에 걸쳐 매핑되었고, 도 4e의 각 이미지에 나와 있다. PFM 상 대비 및 PFM 진폭 둘 모두가 Vw로 인해 주변 영역에 상대적으로 변하며 이는 편광 반전을 나타낸다(도 4e). 도 4e의 검은색 사각형 상자로 구분된 원래(즉, Vw가 없는) 영역과 뒤집 힌(Vw 적용 후) 영역의 경계에서 급격한 피크를 나타내지 않는다는 것을 확인할 수 있다. 대조적으로, 진폭은 쓰여진 영역 전체에서 변화하고 있으며, 이는 180°가 아닌 복잡한 편광 플립핑을 나타낸다. 또한 전압 인가 전과 후의 표면 형상이 변하 지 않았기 때문에 국부적인 필라멘트 형성을 배제할 수 있다.These complex nanodomains may play a crucial role in generating exceptionally high switchable polarizations, which may lead to the development of proof-of-principle memory storage concepts. Therefore, in the next step, we attempted to flip the polarization direction of the N-HZO film using a nanoscale probe, as illustrated in Fig. 4d. A voltage of +8.0 V (referred to as the write voltage, Vw) was applied between the DC tip and the sample, and a square area (0.5 × 0.5 μm 2 ) was scanned in contact mode. Subsequently, the VPFM phase and amplitude signals were mapped over a large area (1.2 × 1.2 μm 2 ) in the absence of a DC current, and are shown in the respective images in Fig. 4e . Both the PFM phase contrast and the PFM amplitude change relative to the surrounding area due to Vw, indicating polarization reversal (Fig. 4e ). It can be confirmed that there is no sharp peak at the boundary between the original (i.e., no Vw) and flipped (after Vw application) regions, as delineated by the black square boxes in Fig. 4e. In contrast, the amplitude varies throughout the written region, indicating a complex polarization flipping that is not 180°. In addition, since the surface topography before and after voltage application does not change, local filament formation can be ruled out.
또한 도 4f의 파란색 상자로 개략적으로 표시된 것처럼 서로 다른 Vw 값으로 표면을 스캐닝하면 VPFM 토폴로 지(중간 이미지) 및 진폭 맵(오른쪽 이미지)에서 뚜렷한 변화가 발생 하여 유효 편광 배향의 조정 가능한 변조를 증명한다. 실제로 VPFM 토폴로지와 진폭은 Vw에 따라 달라지는데, 예를 들어 진폭은 Vw 가 +6.0V인 경우 20pm 으로 이동하는 반면 Vw = +8.0V 인 경우 180pm으로 향상된다. 편광 진폭의 이러한 상이한 수준의 반전은 N-H ZO 장치가 상이한 가능한 편광 방향을 가지며, 차례로 장치가 멀티레 벨 메모리를 저장할 수 있음을 입증한다. 또한 재기록 가능성을 찾기 위해 영역을 -7.0V의 Vw로 스캔했으며, 이 전압은 도 4g의 빨간색과 파란색 상자로 개략적으로 표시된 것처럼 +7.0V의 Vw 에 대한 유효 분극을 역전시 킬 것으로 예상된다. 동시에, 두 개의 다른 위치(면적 크기 = 0.7 × 0.7 μm2 및 0.5 × 0.5 μm2)는 각각 +8.0 및 +7.0 V의 Vw로 스캔되었으며, 이는 위상 변화뿐만 아니라 진폭의 상대적인 변화를 증명할 수 있다. 예상대로 Vw는 효과적인 분극 플 리핑를 유도하는 반면, Vw 가 -7.0V 인 경우 상단 중앙 영역의 소리가 중앙 부분에 대해 반대 극성을 나타내어 분극 반전을 나타낸다. 동시에 PFM 진폭이 효과적으로 수정되었음을 알 수 있다. 예를 들어 Vw 가 +7.0V 인 경우 진폭은 120pm 으로 변경되며 Vw가 7.0V 인 영역을 스캔하면 원래 레벨(10pm)로 재설정되어 재기록 가능한 진폭 변조를 제공한다. 도 4f 및 도 4g의 PFM 이미지는 각 패턴의 순차적 쓰기 및 읽기로 수집되었으므로 최종 이 미지에서 상대적인 변화가 나타난다. 이 과정에서 동일한 영역을 여 러 번 스캔했다. 따라서 오해를 피하기 위해 PFM 단계의 눈금 막대는 임의의 단위로 간주되었다. 또한 필름 PFM 토폴로지에서 편광의 복잡 한 특성과 진폭 변화로 인해 멀티레벨 메모리 저장을 저장할 수 있는 가능성을 제 공할 수 있다. 또한 -7.0V에서 진폭의 무시할 수 있는 변화는 장치 분극이 원래 방 향으로 뒤집힐 수 있음을 나타낸다. Also, scanning the surface with different Vw values, as schematically indicated by the blue box in Fig. 4f, produces distinct changes in the VPFM topology (middle image) and amplitude map (right image), demonstrating the tunable modulation of the effective polarization orientation. In fact, the VPFM topology and amplitude vary with Vw, for example, the amplitude is For Vw = +8.0 V, the effective polarization flips to 20 pm, whereas it enhances to 180 pm. These different levels of reversal in the polarization amplitude demonstrate that the NH ZO device has different possible polarization directions, which in turn allows the device to store multilevel memories. Furthermore, to find the rewritability, the region was scanned with Vw of −7.0 V, which is expected to reverse the effective polarization with respect to Vw of +7.0 V, as schematically indicated by the red and blue boxes in Fig. 4g. Simultaneously, two other locations (area sizes = 0.7 × 0.7 μm 2 and 0.5 × 0.5 μm 2 ) were scanned with Vw of +8.0 and +7.0 V, respectively, which can evidence the relative change in amplitude as well as the phase shift. As expected, Vw induces an effective polarization flipping, whereas for Vw of −7.0 V, the sound in the top-center region shows the opposite polarity with respect to the center part, indicating polarization reversal. At the same time, it can be seen that the PFM amplitude is effectively modified. For example, when Vw is +7.0 V, the amplitude is It changes to 120pm and scans the area where Vw is 7.0V to return to the original level ( 10 pm) to provide rewritable amplitude modulation. The PFM images in Figs. 4f and 4g were acquired by sequential writing and reading of each pattern, so that the relative changes in the final images are shown. The same area was scanned multiple times during this process. Therefore, to avoid misunderstanding, the scale bar of the PFM step was considered as an arbitrary unit. In addition, the complex nature of polarization and amplitude variation in the film PFM topology may provide the possibility to store multilevel memory storage. In addition, the negligible change in amplitude at -7.0 V indicates that the device polarization can be flipped to the original direction.
이 시점에서 U-HZO와 N-HZO 모두에 대한 유효 d33 값 은 작은 교류의 영향으로 측정되었다. U-HZO에 대한 d33 값(이하, d33UHZO라고 함)이 60pm ·V-1임을 확인할 수 있다. 대조적으로, d33값은 N-HZO 필름(d33NHZO라고 함)의 경우 160 pm ·V- 1로 향상되어 167% 향상되었다. d33 및 멀티레벨 VPFM 진폭의 이러한 향상은 N-HZO 필름이 고밀도 멀티레벨 메모리 저장을 저장하는 것뿐만 아니라 메모리 내에서 처리를 수행하 는 데 더 나은 대안을 제공할 수 있음을 나타내며, 이는 대조적으로 잘 연구 된 균일한 Hf0.5Zr0.5O2 필름에서는 두 가지 가능한 편광 방향만 가질 수 있기 때문에 얻기가 어렵다.At this point, the effective d33 values for both U-HZO and N-HZO were measured under the influence of small alternating currents. It can be seen that the d33 value for U-HZO (hereafter referred to as d33 UHZO) is 60 pm ·V- 1 . In contrast, the d33 value is enhanced to 160 pm ·V- 1 for N-HZO film (hereafter referred to as d33 NHZO), which is an improvement of 167%. These enhancements in d33 and multilevel VPFM amplitude indicate that N- HZO films may provide a better alternative not only for storing high-density multilevel memory but also for performing processing within the memory, which is difficult to obtain in contrast to well-studied uniform Hf0.5Zr0.5O2 films, which have only two possible polarization directions.
쌍극자 분극의 방향을 변경 하는 능력은 혁신적인 나노스케일 메모리 및 논리 장치를 개발할 수 있는 매력적인 잠재력을 의미한다. Vw 가 -8.0 인 접촉 모드에서 표 면적(1 x 1 μm2)을 스캔하고 순차적으로 +3.0 V의 읽기 전압(Vr)으로 전류를 매 핑했다. 표면은 도 5a의 왼쪽 전류 맵에 표시된 것처럼 Vr 이 +3.0V인 매우 낮은 전류 수준(<10pA , 즉 사용된 시스템의 잡음 수준에 가까움)을 나타낸다. 도 5a 의 중간 전류 맵에서 볼 수 있듯이 Vw가 + 8.0V인 영역을 스캔한 후 동일한 Vr 이 +3.0V인 경우에도 높은 전도성 패턴이 나타난다. PFM 분석에서 예상한 대로 눈에 띄는 전류 패턴은 장치의 복잡한 분극 방향에 기인할 수 있다. 특히, 전류는 Vw 가 -8.0 인 동일한 영역을 스캔한 후 원래 수준(즉, <10 pA , Vr=+3.0 V)으로 복원될 수 있어 나노 크기의 재기록 가능 메모리를 확인할 수 있다. 또한 고정 Vr이 +3.0V 인 전류 레벨의 크기는 Vw가 +4.0V에서 +8.0V로 증가함에 따라 증가하고(도 5b 참조), 이는 멀티레벨 전류 전도가 장치를 통해 보관될 수 있음을 차례로 제안한 다.The ability to change the direction of the dipole polarization implies an attractive potential for developing innovative nanoscale memory and logic devices. The surface area (1 × 1 μm2 ) was scanned in contact mode with Vw = -8.0 and the current was mapped sequentially with a read voltage (Vr) of +3.0 V. The surface exhibits very low current levels (<10 pA, i.e., close to the noise level of the system used) with Vr = +3.0 V, as shown in the left current map in Fig. 5a. After scanning the region with Vw = +8.0 V, a highly conductive pattern emerges even when the same Vr = +3.0 V, as can be seen in the middle current map in Fig. 5a. As expected from the PFM analysis, the prominent current pattern can be attributed to the complex polarization orientation of the device. In particular, the current can be restored to the original level (i.e., <10 pA, Vr = +3.0 V) after scanning the same region with Vw = -8.0, confirming the nanoscale rewritable memory. Additionally, the magnitude of the current level at fixed Vr of +3.0 V increases as Vw increases from +4.0 V to +8.0 V (see Fig. 5b), which in turn suggests that multilevel current conduction can be maintained through the device.
메모리 응용을 위한 N-HZO 필름을 구현하기 위해 Au/Cr을 N-HZO/Si 소자에 형성하고 전하 수송을 관찰했다. Au/Cr/N-HZO/Si의 I-V 측정은 전하 수송의 Vw 제 어 유효 변조가 발생하고 있다는 사실을 추가로 확인할 수 있게 한다. ±6.0 및 ± 8.0V의 짧은 전압 펄스 폭(d, 즉, FWHM(full width half maxima) = 100ns)을 적용 한 후의 I-V 곡선이 도 5c에 나와 있다. 원래 상태의 장치, 즉 Vw를 적용하지 않 은 장치 는 도 5c의 빨간색 곡선으로 표시된 것처럼 매우 높은 저항(R > 1012, 즉 사용된 시스템의 한계)을 나타낸다. 대조적으로, 전류는 도 5c의 파란색 곡선 에 도시된 바와 같이, +6.0V(d = 100ns)의 짧은 Vw 펄스를 적용한 후 완전히 다른 높은 레벨(즉, Vr=+0.3V에서 4×10-8 A)로 이동한다. 중요한 것은 전류 레벨이 높음에서 낮음으로 자주 전 환될 뿐만 아니라 더 높은 값(즉, 8.6×10 -5A, Vr=+0.3V, 도 5c의 녹색 곡선 참조)을 증가시켜 더 높 은 값으로 이동할 수도 있다는 것이며, 이에 의해 Vw~+8.0V(d = 100 ns)의 크기로 상온(RT)에서 멀티레벨 전류 컨덕턴스를 제공한다. R On (즉, 106 Ω)과 R Off(즉, 1012 Ω) 레벨 사 이에서 각각 +8.0 및 -8.0 V(d = 100 ns)의 Vw 로 반전 될 수 있다는 것도 분명하며, 이는 106보다 큰 On/Off 비율을 산출 한다. 일반적으로 나노미터 미만의 두께가 FTJ를 설계하는 데 사용될 것으로 예상되나, 장치 형상, 결함 상태, 결정 방향 및 화학 조성과 같은 여러 다른 기여 요인이 장치의 변경 전송에 기여할 수 있다. To realize N-HZO films for memory applications, Au/Cr was formed on N-HZO/Si devices and charge transport was observed. The IV measurements of Au/Cr/N-HZO/Si provide further confirmation that Vw-controlled effective modulation of charge transport occurs. The IV curves after applying short voltage pulse widths (d, i.e., full width half maxima (FWHM) = 100 ns) of ±6.0 and ±8.0 V are shown in Fig. 5c. The pristine device, i.e., the device without Vw applied, exhibits very high resistance (R > 1012, i.e., the limitation of the system used), as shown in the red curve in Fig. 5c. In contrast, the current increases to a completely different high level (i.e., at Vr = +0.3 V) after applying a short Vw pulse of +6.0 V (d = 100 ns), as shown in the blue curve in Fig. 5c. 4×10 -8 A). What is important is that the current level switches frequently from high to low, but also to higher values (i.e., It is also possible to move to higher values by increasing the R On (i.e., Vr=+0.3 V, green curve in Fig. 5c), thereby providing multilevel current conductance at room temperature (RT) with the magnitude of Vw~+8.0 V (d = 100 ns). R On (i.e., 10 6 Ω) and R Off (i.e., It is also clear that the switching potential can be reversed between the Vw of +8.0 and -8.0 V (d = 100 ns) at different levels (10 12 Ω), yielding an On/Off ratio larger than 10 6 . Although it is generally expected that sub-nanometer thicknesses will be used to design FTJs, several other contributing factors such as device geometry, defect states, crystal orientation, and chemical composition may contribute to the change transport in the devices.
초고속 스위칭을 확인하기 위해 처음 에 짧은 펄스(Vw = -8.0 V, d = 100 nm)를 적용하여 무작위로 선택된 10개의 장치를 더 낮은 레벨(즉, 10-12 A)로 프로그래밍했다. 그 다음, 짧은 펄스(Vw = +8.0 V, d = 100 ns )가 측정 중에 적용되는 동안 +0.5 V의 Vr 로 전류를 모니터링했다. I-V 곡선에서 예상한 대로 전류는 초기에 낮았다(<10-12 A). 그러나 Vw (+8.0V, d = 100ns) 의 짧은 펄스를 적용한 후 전류를 더 높은 수준(10-6 A) 으로 설정하 여 상승 시간이 83ns인 초고속 스위칭을 확 인했다(도 5d 참조). 많은 사이클(>103)에 대한 초고속 전류 스위칭은 도 5e 및 도 5f에 표시된 것처럼 주기적인 쓰기(Vw = +8.0, d = 200ns) 및 소거 펄스(- 8.0V, d = 200ns)를 적용하여 추가로 테스트되었다. 실제로 이 소자는 106 이상의 On/Off 비율을 유지하면서 매우 안정적인 전류 플리핑을 보여주며, 이는 이 소자를 실제 응용 분야에 적용하기 위한 주요 결과 중 하나이다. 또한 인가된 전압의 크기 에 따라 전류 레벨을 완전히 다른 레벨로 전환할 수 있다. Vw가 +7.0V인 10-6A로 설정되어 멀티레벨 메모리 스토리지를 제공한다(도 5f 참조). 이때 에너지(En=V ×I×d) , 쓰기 작업 시 소비량도 계산했고, 비트당 약 3.2pJ 로 최신 메모리 소자 의 범위에 속한다.To verify the ultrafast switching, we first applied a short pulse (Vw = -8.0 V, d = 100 nm) to 10 randomly selected devices at lower levels (i.e., 10 -12 A) was programmed. Then, the current was monitored at Vr of +0.5 V while a short pulse (Vw = +8.0 V, d = 100 ns) was applied during the measurement. As expected from the IV curve, the current was initially low (<10 -12 A). However, after applying a short pulse of Vw (+8.0 V, d = 100 ns), the current increased to a higher level ( Set the rise time to 10 -6 A) Ultra-fast switching of 83 ns was confirmed (see Fig. 5d). Ultra-fast current switching for many cycles (>10 3 ) was further tested by applying periodic write (Vw = +8.0, d = 200 ns) and erase pulses (-8.0 V, d = 200 ns) as shown in Fig. 5e and Fig. 5f. In fact, the device shows very stable current flipping while maintaining an On/Off ratio of more than 10 6 , which is one of the key results for applying the device to real applications. In addition, the current level can be switched to completely different levels depending on the magnitude of the applied voltage. When Vw is +7.0 V, the current level can be switched to completely different levels. It is set to 10-6A to provide multi-level memory storage (see Fig. 5f). At this time, the energy (En = V × I × d) consumption during a write operation was also calculated, and it is about 3.2 pJ per bit, which is within the range of the latest memory devices.
멀티레벨 R 값의 조정 가능성이 추가로 확인되었다. ± 4.0 ~ ± 8.0V 범위 의 Vw 주기를 적용한 후 d=100ns(도 5g 참조), Vr = +0.5V 로 고정된 R 대 Vw 특 성이 도 5g에 표시된다. Vw가 증가함에 따라 R은 높게 유지되고(즉, 오프 상 태, >1012Ω) 0 → +3.5V 사이에서 크게 변하지 않으나, 그 이상에서는 R이 급격히 감소하고 +4.0V의 Vw 에 대해 낮은 수준(즉, 온 상태, 109 Ω) 에 도달한다. 대조적으로, R은 -3.5V에 도달할 때까지 Vw를 감소 시키면서 상대적으로 낮게( 109) 유지되며, Vw를 추가로 감소시키면 R 값이 원래 수준(>1012 Ω)으로 재설정된다. 또한 Ron/Roff 비율은 Vw 스캐닝 윈도우의 크기에 따라 달라지고, 예를 들어 ROn /ROff 비율 은 Vw가 ± 4.0 인 경우 103인 반 면, Vw를 ± 8.0 으로 증가시킨 후에는 106 으로 향상되었다. Vw의 진폭에 따라 R 대 Vw 곡선 에서 뚜렷하고 중 요한 히스테리시스 루프 개방이 관찰되었으며 , 이는 장치가 RT에서 조정 가능한 ROn /ROff 비율로 멀티레벨 비휘발성 바이폴라 프로그래밍 가능 메모리를 저장할 수 있음을 나타낸 다. ROn/ROff의 이 제어된 변화는 터널 전기 저항(TER) 값으로 추가로 계산되며 , 이는 (Ron-Roff)/Roff×100% 로 정의되며 TER은 108%로 발견되었다. 결정적으로 메모리 보존은 전력 소비를 크게 줄이는 주요 기능 중 하나이다. 따라서 데이터 보존 능력 을 평가하기 위해 다양한 진폭(즉, +4.0, +6.0, +7.0 및 +8.0V, d = 100ns)의 단일 Vw 펄스를 적용한 후 4000초 동안 상수 Vr = +0.5V로 R을 평가했다. 도 5h에서 볼 수 있듯이 R은 뒤집힌 수준을 유지하고 주기 수 및/또는 측정 기간에 따라 눈에 띄는 변화를 나타내지 않으므로 장치가 비휘발성 프로그래밍 가능 바이폴라 메모리 에 데이터를 저장함을 나타낸다.The tunability of the multilevel R value was further verified. After applying a Vw cycle in the range of ±4.0 to ±8.0 V, the R vs. Vw characteristics fixed at Vr = +0.5 V for d = 100 ns (see Fig. 5g) are shown in Fig. 5g. As Vw increases, R remains high (i.e., off-state, >10 12 Ω) and does not change significantly between 0 → +3.5 V, but above that, R decreases sharply and remains at a low level for a Vw of +4.0 V (i.e., on-state, 10 9 Ω). In contrast, R is relatively low ( 10 9 ) is maintained, and further decreasing Vw resets the R value to the original level (>10 12 Ω). Also, the R on /R off ratio depends on the size of the Vw scanning window, for example, the R On /R Off ratio is ± 4.0 when Vw is 10 3 half-face, after increasing Vw to ±8.0 The R vs. Vw curves showed a marked and significant hysteresis loop opening depending on the amplitude of Vw, indicating that the device can store multilevel nonvolatile bipolar programmable memory with an adjustable R On /R Off ratio at RT. This controlled variation of R On / R Off is further computed as the tunneling resistance (TER) value, which is defined as (R On - R Off )/R Off × 100%, and the TER is found to be 10 8 %. Crucially, memory retention is one of the key features to significantly reduce power consumption. Therefore, to evaluate the data retention capability, R was evaluated at a constant Vr = +0.5 V for 4000 s after applying a single Vw pulse with different amplitudes (i.e., +4.0, +6.0, +7.0, and +8.0 V, d = 100 ns). As can be seen in Figure 5h, R remains at the flipped level and does not show any noticeable change with the number of cycles and/or the measurement period, indicating that the device stores data in nonvolatile programmable bipolar memory.
강유전성 분극 반전이 접합부에서 저항 스위칭의 가장 가능성 있는 원 인일 수 있다. 도 5i는 두 가지 가능한 분극 방향(본 발명을 제한 하지 않음)에 대한 단순화된 정전기 전위 프로파일을 보여준다. 상단 전극에 양의 펄스가 가해지면 분극이 아래쪽으로 향하게 되고 이로 인해 상대적으로 원활한 전류 흐름을 허용하는 방식으로 전위 장벽이 변조되어 ROn 상태가 된다. 반면에 음의 Vw는 분극을 위쪽으 로 뒤집기 때문에 높은 저항 값이 측정되었다. 유효 분극의 방향과 진폭은 실질적 으로 Vw의 크기에 의존하기 때문에 (PFM 분석에서 알 수 있듯이 도 4 참조) 유효 터널링 장벽의 높이는 여러 값을 가질 수 있어 다층 전류 전도로 이어진다. Ferroelectric polarization reversal is the most likely cause of resistive switching at the junction. Figure 5i shows simplified electrostatic potential profiles for two possible polarization directions (not limiting the invention). A positive pulse applied to the top electrode causes the polarization to be downwards, which modulates the potential barrier in a way that allows relatively smooth current flow, leading to the R On state. On the other hand, a negative Vw flips the polarization upwards, resulting in high resistance values measured. Since the direction and amplitude of the effective polarization depend substantially on the magnitude of Vw (as seen from the PFM analysis, see Fig. 4), the height of the effective tunneling barrier can take on several values, leading to multilayer current conduction.
멀티레벨 메모리 저장을 시 연했으므로, 이를 이용하여 논리 연산을 수행하는 간단한 2단자 장치 를 구현할 수 있다. 논리 입력(즉, p 및 q)과 두 단자(즉, T1 및 T2 )의 입력에 의해 결정되는 장치의 초기 메모리 상태의 조합으로 대부분의 논리 연산이 단일 장치에서 수행할 수 있다. 변수 p 및 q, 단자 T1(상부 전극) 및 T2(하 부 전극), 논리 값 "0" 및 "1"과 같은 논리 개념을 구현하여 다중 논리 메모리 프 레임워크를 실현할 수 있었다. Now that we have demonstrated multilevel memory storage, we can implement a simple two-terminal device that performs logic operations using it. Most logic operations can be performed on a single device by combining the logic inputs (i.e., p and q) and the initial memory state of the device, which is determined by the inputs to two terminals (i.e., T1 and T2). By implementing logic concepts such as variables p and q, terminals T1 (upper electrode) and T2 (lower electrode), and logic values "0" and "1", we were able to realize a multi-logic memory framework.
표준 용어로 사용되는 것처럼, 논리 변수 p와 q는 0 또는 1이었고, 이는 단자 T1 및 T2에 인가된 전압 레벨에 해당하며, 예를 들어, 0은 낮은 전위(즉, 0V)를 나타내고 1은 높은 전위(즉, +4.0V)에 해당한다. 즉 , 단자 T1과 T2에 각각 +4.0×T1과 -4×T2의 전압을 인가하여 두 전 극 사이에 4×(T1-T2)의 유효 전위차를 발생 시켰다. 이 작업은 각각 +4.0 V(즉, T1 = 1 및 T2 = 0) 또는 -4.0 V(즉, T1 = 0 및 T2 = 1)의 전압에 해당하는 출력 논리 값 "1" 및 "0"을 도출한다. 또한 도 6a의 카툰 다이어그램에 도시된 바와 같이, 초기 상태 Z'가 알려진 경우 Z' = "1"에 대 해 역 함축(RIMP)을 실행하거나 Z' = "0"인 경우 역 함축(NIMP)을 실행한다. 대조 적으로, 이전 상태 Z'가 알려지지 않은 경우 다음 방정식을 적용하여 실제 상태를 지정할 수 있다. As used in standard terminology, the logic variables p and q were 0 or 1, which correspond to the voltage levels applied to terminals T1 and T2, for example, 0 representing a low potential (i.e., 0 V) and 1 representing a high potential (i.e., +4.0 V). That is, voltages of +4.0×T1 and -4×T2 were applied to terminals T1 and T2, respectively, generating an effective potential difference of 4×(T1-T2) between the two electrodes. This operation results in output logic values "1" and "0" corresponding to voltages of +4.0 V (i.e., T1 = 1 and T2 = 0) or -4.0 V (i.e., T1 = 0 and T2 = 1), respectively. Also, as illustrated in the cartoon diagram of Fig. 6a, if the initial state Z' is known, we perform the inverse implication (RIMP) for Z' = "1", or the inverse implication (NIMP) for Z' = "0". In contrast, if the previous state Z' is unknown, we can specify the actual state by applying the following equation.
Z = (T1 RIMP T2) × Z' + (T1 NIMP T2) × (not Z')Z = (T1 RIMP T2) × Z' + (T1 NIMP T2) × (not Z')
예를 들어, Z' = "1" 및 T1 = q 및 T2 = p인 경우, 이 방정식은 임플리케이션(IMP)으로 축소된다:For example, if Z' = "1" and T1 = q and T2 = p, this equation reduces to the implication (IMP):
Z = (q RIMP p) × 1 = p IMP q Z = (q RIMP p) × 1 = p IMP q
실제로 Z' 상태에 따라 장치 는 특정 입력 조합에 대해서만 전환한다. 예를 들어, T1 = 0 및 T2 = 0일 때 발생하는 "01"의 현재 수준은 기본 기능 또는 상태 Z를 도 출한다.In fact, depending on the Z' state, the device switches only for certain combinations of inputs. For example, a current level of "01", which occurs when T1 = 0 and T2 = 0, elicits the default function or state Z.
도 6b의 각 패널 상단에 있는 이니셜라이제이션(initialization)에서 알 수 있듯이, 출력 값은 초기 상태에 따라 달라질 수 있으므로 출력 값의 임의성을 제거하기 위해 장치는 양의 펄스를 사용하여 초기 값을 "0"으로 설정한다. NOR과 같은 논리 연산을 검증하기 위해 펄스 바이어스 전압 시퀀스가 실행되었다. 도 6c에 표시된 것처럼 서로 다른 종류의 논리에 대한 필요성과 관련된 작업이 수행되 었다(주기 1-3에 표시됨). 논리 연산이 완료되면 중간 판독 단계 없이 결과가 메모 리에 저장되고, 결과적으로 최종 출력은 Vr = +1.0V(도 6b의 패널 상단에 R로 표 시됨)의 전압에서 판독되었다. 이 문맥에서 높은 전류는 숫자 "0"으로 표시되는 반 면 낮은 전류는 숫자 "1"로 표시된다. 테스트로 RIMP와 NIMP의 조합으로 다음 방정 식을 사용하여 NOR 논리를 실행할 수 있다. As can be seen from the initialization at the top of each panel in Fig. 6b, the output value can vary depending on the initial state, so in order to remove the randomness of the output value, the device uses a positive pulse to set the initial value to "0". To verify the logic operation such as NOR, a pulse bias voltage sequence was executed. As shown in Fig. 6c, the operations related to the need for different types of logic were performed (indicated in Cycles 1-3). Once the logic operation is completed, the result is stored in the memory without any intermediate readout step, and consequently the final output was read out at a voltage of Vr = +1.0 V (indicated by R at the top of the panel in Fig. 6b). In this context, a high current is represented by the number "0", while a low current is represented by the number "1". As a test, the combination of RIMP and NIMP can be used to implement the NOR logic using the following equation.
Z = p NOR q = ( "0" RIMP p) × (not q) + ("0" NIMP p) × q Z = p NOR q = ("0" RIMP p) × (not q) + ("0" NIMP p) × q
이 테스트를 통 해 NOR에 대한 논리 테이블을 도출할 수 있었고 이를 부울 함수의 진 리표와 비교했을 때 두 테이블이 서로 호환됨을 발견했다(도 6c 참조). 흥미롭게도 우리의 단일 장치는 매우 높은 재현성으로 14개의 논리 기능(도 6d) 을 실행할 수 있다. Through this test, we were able to derive a logic table for NOR, and when we compared it with the truth table of the Boolean function, we found that the two tables are compatible with each other (see Fig. 6c). Interestingly, our single device can execute 14 logic functions (Fig. 6d) with very high reproducibility.
도 6a에 개략적으로 표시된 바와 같이 2단계를 넘어 N-HZO 기반 장치에서 멀티레벨 논리 기능을 달성할 수 있다. 그러나 작동 전압의 크기는 변경해야 한다. 단일 장치 내에서 여러 논리 연산을 실현하면 다중 단자 장치를 공간적으로 상호 연결해야 할 필요성을 줄이는 데 도움이 된다. 입력 작업을 수행하면 단일 장치를 사용하여 대부분의 논리 작업을 수행할 수 있다. 그러나 필수 기준 중 하나는 장치 가 입력 전압 펄스의 시퀀스에 응답하여 동적이고 매우 안정적인 전류(또는 저항) 플리핑을 갖는다는 것이다. 또한 여기에서 2단자 전극의 전압 펄스 조합으로 14개 의 논리 연산을 수행할 수 있다는 점을 언급할 가치가 있다. 복잡한 분극화는 멀티 레벨 메모리 저장을 저장하는 데 유리하며, 결국 종래 강유전체 터널 접합으로 달 성하기 어려운 처리를 처리한다.As schematically shown in Fig. 6a, multilevel logic functions can be achieved in N-HZO-based devices beyond two stages. However, the magnitude of the operating voltages must be changed. Realizing multiple logic operations within a single device helps to reduce the need for spatially interconnecting multi-terminal devices. By performing input operations, most logic operations can be performed using a single device. However, one of the essential criteria is that the device has dynamic and highly stable current (or resistance) flipping in response to a sequence of input voltage pulses. It is also worth mentioning that 14 logic operations can be performed here by a combination of voltage pulses on the two-terminal electrodes. The complex polarization is advantageous for storing multilevel memory storage, which ultimately addresses the processing that is difficult to achieve with conventional ferroelectric tunnel junctions.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below.
100
강유전성 로직인메모리 터널링 소자
110
기판
120
강유전체부
121
제1 레이어
122
제2 레이어
200
강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법100 Ferroelectric Logic-in-Memory Tunneling Devices
110 board
120 Ferroelectric section
121 Layer 1
122 2nd layer
200 Method for fabricating ferroelectric logic-in-memory tunneling devices
Claims (15)
상기 기판 상에 형성되고, HfO2를 포함하는 제1 레이어 및 ZrO2를 포함하는 제2 레이어를 각각 1층 이상 포함하고, 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어가 교번하여 적층된, 강유전체부;를 포함하는,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자.substrate; and
A ferroelectric member formed on the substrate, each of which includes at least one layer of a first layer including HfO 2 and a second layer including ZrO 2 , wherein the first layer and the second layer are alternately laminated;
Ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
상기 강유전성 로직인메모리 터널링 소자는, 상기 강유전체부에 서로 이격되어 연결된 2개 이상의 전극을 더 포함하는,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자.In the first paragraph,
The above ferroelectric logic-in-memory tunneling element further includes two or more electrodes spaced apart from each other and connected to the ferroelectric portion.
Ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
상기 기판은 실리콘(Si)을 포함하는,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자.In the first paragraph,
The above substrate comprises silicon (Si).
Ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
상기 강유전체부는 최상층과 최하층이 모두 제1 레이어인,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자.In the first paragraph,
The above ferroelectric part has both the top and bottom layers as the first layer.
Ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
상기 강유전체부는 5층의 레이어를 포함하는,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자.In paragraph 4,
The above ferroelectric portion comprises five layers,
Ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
상기 강유전체부에 포함된 화학종의 배향은 무작위인,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자.In the first paragraph,
The orientation of the chemical species included in the above ferroelectric portion is random.
Ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법.A ferroelectric member forming step comprising: a first layer forming step of forming a first layer including HfO 2 on a substrate; and a second layer forming step of forming a second layer including ZrO 2 on the substrate; alternately performing the steps; to form a ferroelectric member;
Method for fabricating ferroelectric logic-in-memory tunneling devices.
상기 제1 레이어 형성 단계 및 상기 제2 레이어 형성 단계는 원자층증착(atomic layer deposition; ALD)에 의해 수행하는,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법.In Article 7,
The first layer forming step and the second layer forming step are performed by atomic layer deposition (ALD).
Method for fabricating ferroelectric logic-in-memory tunneling devices.
상기 제1 레이어의 원자층증착은 TDMAH(Tetrakis(dimethylamido)hafnium)을 전구체로 사용하고,
상기 제2 레이어의 원자층증착은 TEMAZ(Tetrakis(ethylmethylamino)zirconium)를 전구체로 사용하는,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법.In Article 8,
The atomic layer deposition of the first layer above uses TDMAH (Tetrakis(dimethylamido)hafnium) as a precursor,
The atomic layer deposition of the second layer above uses TEMAZ (Tetrakis(ethylmethylamino)zirconium) as a precursor.
Method for fabricating a ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
상기 강유전체부에 서로 이격되어 연결된 2개 이상의 전극을 형성하는 전극 형성 단계;를 더 포함하는,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법.In Article 7,
An electrode forming step of forming two or more electrodes spaced apart from each other and connected to the ferroelectric portion is further included;
Method for fabricating ferroelectric logic-in-memory tunneling devices.
상기 기판은 실리콘(Si)을 포함하는 기판으로 준비하는,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법.In Article 7,
The above substrate is prepared as a substrate containing silicon (Si).
Method for fabricating a ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
상기 강유전체부의 최상층과 최하층이 모두 제1 레이어가 되도록 상기 제1 레이어 형성 단계 및 상기 제2 레이어 형성 단계를 수행하는,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법.In Article 7,
The first layer forming step and the second layer forming step are performed so that both the uppermost and lowermost layers of the ferroelectric portion become the first layer.
Method for fabricating ferroelectric logic-in-memory tunneling devices.
상기 제1 레이어 형성 단계 및 상기 제2 레이어 형성 단계는 총 5회 수행하는,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자 제조 방법.In Article 12,
The above first layer forming step and the above second layer forming step are performed a total of 5 times.
Method for fabricating ferroelectric logic-in-memory tunneling devices.
강유전성 로직인메모리 터널링 소자.A ferroelectric logic-in-memory tunneling device manufactured by a method for manufacturing a ferroelectric logic-in-memory tunneling device, comprising: a first layer forming step of forming a first layer including HfO 2 on a substrate; and a second layer forming step of forming a second layer including ZrO 2 on the substrate; alternately performing the steps of forming a ferroelectric portion;
Ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
상기 강유전체부에 포함된 화학종의 배향은 무작위인,
강유전성 로직인메모리 터널링 소자.
In Article 14,
The orientation of the chemical species contained in the above ferroelectric portion is random.
Ferroelectric logic-in-memory tunneling device.
Priority Applications (2)
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KR1020230063958A KR102805030B1 (en) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | Ferroelectric logic-in-memory tunneling device and ferroelectric logic-in-memory tunneling device manufacturing method |
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---|---|---|---|---|
US6984591B1 (en) * | 2000-04-20 | 2006-01-10 | International Business Machines Corporation | Precursor source mixtures |
US6441417B1 (en) * | 2001-03-28 | 2002-08-27 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Single c-axis PGO thin film on ZrO2 for non-volatile memory applications and methods of making the same |
KR102211410B1 (en) * | 2018-03-30 | 2021-02-03 | 세종대학교산학협력단 | Self-rectifying ferroelectric tunnel junction memory devide and crosspoint array having the same |
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Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
KR20100044180A (en) * | 2007-07-25 | 2010-04-29 | 인터몰레큘러 인코퍼레이티드 | Multistate nonvolatile memory elements |
KR20200071852A (en) * | 2018-12-04 | 2020-06-22 | 삼성전자주식회사 | Electronic device including ferroelectric layer |
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