Selector-less Ferroelectric Tunnel Junctions by Stress Engineering and an Imprinting Effect for High-Density Cross-Point Synapse Arrays

材料科学 铁电性 光电子学 神经形态工程学 非易失性存储器 量子隧道 纳米技术 小型化 电介质 计算机科学 人工神经网络 机器学习
作者
Youngin Goh,Junghyeon Hwang,Minki Kim,Yongsun Lee,Minhyun Jung,Sanghun Jeon
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (49): 59422-59430 被引量:53
标识
DOI:10.1021/acsami.1c14952
摘要

In the quest for highly scalable and three-dimensional (3D) stackable memory components, ferroelectric tunnel junction (FTJ) crossbar architectures are promising technologies for nonvolatile logic and neuromorphic computing. Most FTJs, however, require additional nonlinear devices to suppress sneak-path current, limiting large-scale arrays in practical applications. Moreover, the giant tunneling electroresistance (TER) remains challenging due to their inherent weak polarization. Here, we present that the employment of a diffusion barrier layer as well as a bottom metal electrode having a significantly low thermal expansion coefficient has been identified as an important way to enhance the strain, stabilize the ferroelectricity, and manage the leakage current in ultrathin hafnia film, achieving a high TER of 100, negligible resistance changes even up to 108 cycles, and a high switching speed of a few tens of nanoseconds. Also, we demonstrate that the usage of an imprinting effect in a ferroelectric capacitor induced by an ionized oxygen vacancy near the electrode results in highly asymmetric current-voltage characteristics with a rectifying ratio of 1000. Notably, the proposed FTJ exhibits a high density array size (>4k) with a securing read margin of 10%. These findings provide a guideline for the design of high-performance and selector-free FTJ devices for large-scale crossbar arrays in neuromorphic applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
凉茗余香完成签到 ,获得积分10
1秒前
蜡笔小猪发布了新的文献求助10
1秒前
超级蘑菇关注了科研通微信公众号
1秒前
滴滴完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
执着的怜寒完成签到,获得积分10
3秒前
伍六七完成签到 ,获得积分10
3秒前
诸觅双完成签到 ,获得积分10
3秒前
无花果应助wbgwudi采纳,获得30
5秒前
zhangyuheng完成签到,获得积分10
5秒前
安静的安寒完成签到,获得积分10
5秒前
跳跃聪健完成签到,获得积分10
6秒前
Negan完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
a1oft完成签到,获得积分10
7秒前
细腻沅发布了新的文献求助10
7秒前
李爱国应助温柔的十三采纳,获得10
7秒前
7秒前
橘子海完成签到 ,获得积分10
7秒前
整齐尔蝶完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
笛子完成签到,获得积分10
9秒前
通~发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
梁小鑫完成签到,获得积分10
9秒前
东郭诗双完成签到,获得积分20
10秒前
小老虎的妈妈完成签到 ,获得积分10
10秒前
彭于彦祖发布了新的文献求助20
10秒前
10秒前
10秒前
个性南莲完成签到,获得积分10
11秒前
ZZ完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
yuki完成签到 ,获得积分10
11秒前
常常完成签到,获得积分10
11秒前
0514gr完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Social media impact on athlete mental health: #RealityCheck 1020
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527521
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3107606
关于积分的说明 9286171
捐赠科研通 2805329
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1539901
邀请新用户注册赠送积分活动 716827
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709740