Эффект резистивного переключения в тонких пленках оксида гафния в наноструктурах TiN/HfxAl1-xOy/HfO2/TiN

С.А. Зайцев; О.М. Орлов; Е.С. Горнев; К.В. Егоров; Р.В. Киртаев; А.М. Маркеев; А.В. Заблоцкий

Эффект резистивного переключения в тонких пленках оксида гафния в наноструктурах TiN/HfxAl1-xOy/HfO2/TiN

С.А. Зайцев¹, О.М. Орлов², Е.С. Горнев³, К.В. Егоров⁴, Р.В. Киртаев⁵, А.М. Маркеев⁶, А.В. Заблоцкий⁷

научная статья Страницы: 10-15

¹ к.ф.-м.н, науч. сотрудник, Московский физико-технический институт (государственный университет)
² к.т.н, доцент, начальник лаборатории, Научно-исследовательский институт молекулярной электроники (Москва)
³ д.т.н, профессор, гл. науч. сотрудник, Научно-исследовательский институт молекулярной электроники (Москва)
⁴ аспирант, Московский физико-технический институт (государственный университет)
⁵ студент, Московский физико-технический институт (государственный университет)
⁶ к.ф.-м.н., вед. науч. сотрудник, Московский физико-технический институт (государственный университет)
⁷ к.ф.-м.н, доцент, Московский физико-технический институт (государственный университет)

Ключевые слова: эффект резистивного переключения атомно-слоевое осаждение энергонезависимая память оксид гафния

Аннотация

Изучен эффект резистивного переключения наноструктур типа металл-оксид-металл TiN/Hf_xAl_1-xO_y/HfO₂/TiN на основе тонкой пленки двухслойного оксида, включающей в себя слой стехиометрического оксида гафния и нестехиометрического оксида гафния, допированного алюминием. Слои оксидов нанесены методом атомно-слоевого осаждения. Определены параметры резистивного переключения полученных наноструктур, в том числе время хранения записанного состояния в изготовленных структурах.

Для цитирования

Зайцев С.А., Орлов О.М., Горнев Е.С., Егоров К.В., Киртаев Р.В., Маркеев А.М., Заблоцкий А.В. Эффект резистивного переключения в тонких пленках оксида гафния в наноструктурах TiN/HfxAl1-xOy/HfO2/TiN // Наноматериалы и наноструктуры - XXI век. 2014. № 2. С. 10–15.

Список источников

Fujisaki Y. Review of emerging new solid-state non-volatile memories // Japanese Journal of Applied Physics. 2013. V. 52. I. 4 PART 1. Article number 040001.
Ishiwara H. Ferroelectric Random Access Memories // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2012. V. 12. P. 7619. DOI:10.1166/jnn.2012.6651.
KhvalkovskiyA.V., sApalkov D., Watts S., Chepulskii R., et al. Basic principles of STT-MRAM cell operation in memory arrays // Journal of Physics D: Applied Physics. 2013. V. 46. N 7. Р. 74001-74020(20).
Yang J. J., Strukov D. B., Stewart D. R. Memristive devices for computing // Nature nanotechnology. 2013. V. 8. P. 13.
Красников Г.Я.Конструктивно-технологическиеособенностисубмикронныхМОП-транзисторов. М.: Техносфера. 2011.
International Technological Roadmap in Semiconductors. Еd. 2013.
Чупpик А.А., Батуpин А.С., Горнев Е.С. и др. Эффект резистивного переключения в оксидных пленках Hf_xAl_1-_xO_y с переменным составом, выращенных методом атомно-слоевого осаждения // Нано- и микросистемная техника. 2013. № 6. С. 13.
Чуприк А.А., Маркеев А.М., Горнев Е.С. и др., Прототип мемристорной ячейки на основе МДМ-структур с использованием диэлектрической пленки Hf_xAl_1-_xO_y с переменным составом // Журнал радиоэлектроники. 2013. № 6.
http://jre.cplire.ru/mac/jun13/11/text.pdf
Padovani A., Larcher L., de Pavan P. Understanding the Role of the Ti Metal Electrode on the Forming of HfO2-based RRAMs // Memory Workshop (IMW). 2012 4th IEEE International, DOI: 10.1109/IMW. 2012. 6213667.
Gilmer D.C., Bersuker G., Park H-Y., Park C., et el, Superior filament formation control in HfO2 based RRAM for high-performance low-power operation of 1 µA to 20 µA at +/− 1V // International Symposium on VLSI Technology, Systems, and Applications (VLSI-TSA). 2012. DOI: 10.1109/VLSI-TSA. 2012. 6210102
Peng C.-S., Chang W.-Y., Lee Yi-H., Lin M.-Ho, et al.Improvement of Resistive Switching Stability of HfO₂ Films with Al Doping by Atomic Layer Deposition // Electrochemical and Solid-State Letters.2012. 15(4). H88-H90. DOI:10.1149/2.011204esl.
Красников Г.Я., Бокарев В.П. Поверхностная энергия и огранка кристаллов элементарных полупроводников и некоторых других веществ // Доклады Академии Наук. 2002. Т. 382. № 2. С. 1-5.
Yu S., Guan X., Philip Wong H.-S.On the Switching Parameter Variation of Metal Oxide RRAM - Part I: Physical Modeling and Simulation Methodology // IEEE transactions on electron devices. 2012. V. 59. № 5. Р. 1172-1182.
Chen Y.Y., Goux L., Pantisano L. et al, Fully CMOS BEOL compatible HfO2 RRAM cell, with low (μA) program current, strong retention and high scalability, using an optimized plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) process for TiN electrode // IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC). 2011. DOI: 10.1109/IITC. 2011. 5940299.

[1] Fujisaki Y. Review of emerging new solid-state non-volatile memories // Japanese Journal of Applied Physics. 2013. V. 52. I. 4 PART 1. Article number 040001.

[2] Ishiwara H. Ferroelectric Random Access Memories // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2012. V. 12. P. 7619. DOI:10.1166/jnn.2012.6651.

[3] KhvalkovskiyA.V., sApalkov D., Watts S., Chepulskii R., et al. Basic principles of STT-MRAM cell operation in memory arrays // Journal of Physics D: Applied Physics. 2013. V. 46. N 7. Р. 74001-74020(20).

[4] Yang J. J., Strukov D. B., Stewart D. R. Memristive devices for computing // Nature nanotechnology. 2013. V. 8. P. 13.

[5] Красников Г.Я.Конструктивно-технологическиеособенностисубмикронныхМОП-транзисторов. М.: Техносфера. 2011.

[6] International Technological Roadmap in Semiconductors. Еd. 2013.

[7] Чупpик А.А., Батуpин А.С., Горнев Е.С. и др. Эффект резистивного переключения в оксидных пленках Hf_xAl_1-_xO_y с переменным составом, выращенных методом атомно-слоевого осаждения // Нано- и микросистемная техника. 2013. № 6. С. 13.

[8] Чуприк А.А., Маркеев А.М., Горнев Е.С. и др., Прототип мемристорной ячейки на основе МДМ-структур с использованием диэлектрической пленки Hf_xAl_1-_xO_y с переменным составом // Журнал радиоэлектроники. 2013. № 6.

[9] http://jre.cplire.ru/mac/jun13/11/text.pdf

[10] Padovani A., Larcher L., de Pavan P. Understanding the Role of the Ti Metal Electrode on the Forming of HfO2-based RRAMs // Memory Workshop (IMW). 2012 4th IEEE International, DOI: 10.1109/IMW. 2012. 6213667.

[11] Gilmer D.C., Bersuker G., Park H-Y., Park C., et el, Superior filament formation control in HfO2 based RRAM for high-performance low-power operation of 1 µA to 20 µA at +/− 1V // International Symposium on VLSI Technology, Systems, and Applications (VLSI-TSA). 2012. DOI: 10.1109/VLSI-TSA. 2012. 6210102

[12] Peng C.-S., Chang W.-Y., Lee Yi-H., Lin M.-Ho, et al.Improvement of Resistive Switching Stability of HfO₂ Films with Al Doping by Atomic Layer Deposition // Electrochemical and Solid-State Letters.2012. 15(4). H88-H90. DOI:10.1149/2.011204esl.

[13] Красников Г.Я., Бокарев В.П. Поверхностная энергия и огранка кристаллов элементарных полупроводников и некоторых других веществ // Доклады Академии Наук. 2002. Т. 382. № 2. С. 1-5.

[14] Yu S., Guan X., Philip Wong H.-S.On the Switching Parameter Variation of Metal Oxide RRAM - Part I: Physical Modeling and Simulation Methodology // IEEE transactions on electron devices. 2012. V. 59. № 5. Р. 1172-1182.

[15] Chen Y.Y., Goux L., Pantisano L. et al, Fully CMOS BEOL compatible HfO2 RRAM cell, with low (μA) program current, strong retention and high scalability, using an optimized plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) process for TiN electrode // IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC). 2011. DOI: 10.1109/IITC. 2011. 5940299.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи