氮化鋁鈧薄膜實現下一代鐵電記憶體件
由來自東京大學助理教授Kazuki Okamoto和Hiroshi Funakubo所領導的研究團隊,與Canon ANELVA Corporation及日本輻射研究所合作,利用氮化鋁鈧(AlScN)開發出了新一代鐵電薄膜,在高達600OC的溫度下依舊能保持穩定的鐵電性能,有望成為新一代記憶體儲存裝置的潛力材料。
編譯/高晟鈞
由來自東京大學助理教授Kazuki Okamoto和Hiroshi Funakubo所領導的研究團隊,與Canon ANELVA Corporation及日本輻射研究所合作,利用氮化鋁鈧(AlScN)開發出了新一代鐵電薄膜,在高達600OC的溫度下依舊能保持穩定的鐵電性能,有望成為新一代記憶體儲存裝置的潛力材料。
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鐵電材料
想像一下,只有奈米厚的薄膜可以儲存千兆位元組的數據,像是電影、電玩遊戲和影片等,這就是鐵電材料在記憶體儲存方面令人興奮的潛力。這些材料具有獨特的離子排列,產生類似於二進位代碼中的 0 和 1 兩種不同的偏振態,可用於數位記憶體儲存。
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這意謂著鐵電材料可以在沒有電源的情況下「記住」數據,並且透過施加小電場來有效切換。這項特性使得它們極為節能,並且可以實現快速的讀寫速度。然而,鐵電材料在製造過程中,容易在熱氫處理(ThermoHydrogen Treatment)過程中降解並失去極化。
AlScN
能夠在含有氫氣的高溫製造工藝中保持穩定的鐵電材料,其晶體結構和鐵電性質不應該過於容易退化。這方面的兩個關鍵參數是剩餘極化(Pr)和矯頑場(Ec)。Pr是指去除電場後保留的極化,而Ec是切換材料極化狀態所需的電場。
經測試,AlScN薄膜保持了穩定的纖鋅礦型晶體結構,無論電極或處理氣體組成如何,其Pr都穩定保持在120 µC/cm2 以上,該值是HFO2基薄膜的五倍,PZT的三倍。此外,Ec僅略微增加約 9%,但這種增加主要是因為薄膜晶格常數的變化,而不是由於氫的存在或所用電極的選擇。值得注意的是,與其他易受氫擴散影響的鐵電材料不同,Al和N之間的高鍵能可防止氫滲透薄膜。
AlScN具有相對穩定的晶體結構,可以抵抗含氫熱處理所引起的降解,有望成為下一代鐵電儲存裝置的黑馬。
資料來源:Phys.org
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