Groei en begrip van ultradunne, nieuwe ferro-elektrische complexe oxiden.

De afgelopen jaren is er een hernieuwde belangstelling voor ferro-elektrische materialen voor geïntegreerde elektronica met laag vermogen, zoals geheugen. De ontdekking van ferro-elektrisch hafniumoxide heeft geleid tot het schalen van lagen tot diktes onder de 10 nm, waardoor gebruik in moderne technologische knooppunten mogelijk is. De polymorfe aard van hafniumoxide leidt echter tot slechte duurzaamheid en herhaalbaarheid over de wafer. Complexe oxiden zoals perovskieten bieden een uiterst flexibele structuurklasse van materialen die een breed scala aan enkelfasige ferro-elektrische materialen met instelbare eigenschappen bieden, ideaal voor de volgende generatie ferro-elektrische geheugens. Er is aangetoond dat polykristallijn BaTiO3 kan worden geschaald tot een dikte van 10 nm, terwijl de ferro-elektrische respons behouden, zo niet verbeterd, blijft [1]. De hoge verwerkingstemperatuur en lage 2Pr maken het echter onverenigbaar met de BEOL-processen die nodig zijn voor integratie. Materiaalontdekking is vereist om een alternatief voor BaTiO3 te vinden met een hogere 2Pr dat onder BEOL-compatibele omstandigheden kan worden gegroeid. De groei en nanotechnologische engineering van fab-compatibele complexe oxide ferro-elektrische dunne films zullen worden onderzocht met als doel deze nieuwe materialen te schalen tot onder de 10 nm onder uitdagende BEOL-compatibele omstandigheden. Rekengineering zal worden gebruikt, samen met manipulatie van groeikinetiek, om de hoge remanente polarisatie en lage coërcitieve spanningen te bereiken die nodig zijn om de tweedimensionale integratie van deze materialen in 1T1C FeRAM-apparaten mogelijk te maken. [1] Bagul et al., geaccepteerd voor publicatie in Advanced Electronic Materials (2024)