Enabling large ferroelectricity and excellent reliability for ultra-thin hafnia-based ferroelectrics with a W bottom electrode by inserting a metal-nitride diffusion barrier

材料科学 铁电性 氮化物 电容器 扩散阻挡层 X射线光电子能谱 光电子学 电极 泄漏(经济) 极化(电化学) 分析化学(期刊) 复合材料 电介质 图层(电子) 冶金 电气工程 电压 核磁共振 化学 经济 物理化学 宏观经济学 工程类 物理 色谱法
作者
Minki Kim,Sanghun Jeon,Junghyeon Hwang,Sanghun Jeon
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:119 (26) 被引量:11
标识
DOI:10.1063/5.0072692
摘要

Metal-nitride layers were used as tungsten (W)-diffusion barriers for ultra-thin (<5 nm) Hf0.5Zr0.5O2 (HZO)-based ferroelectric capacitors with W as the bottom electrode. The influence of various metal nitrides (e.g., TiN, HfN, and ZrN) on the leakage properties, ferroelectricity, and reliability of the HZO capacitors was systematically investigated to identify appropriate materials for use as diffusion barriers in TiN/HZO/W stack capacitors. All the metal-nitrides were observed to significantly suppress W diffusion, resulting in a reduced leakage current. A comparative study between diffusion barriers revealed that the TiN/HZO/W stack capacitor with a ZrN layer exhibited the largest remanent polarization (2Pr) of 23 μC/cm2, as well as the highest reliability. This was attributed to the ZrN forming a ZrO2 interfacial layer, which could contribute to polarization switching and improve reliability. We quantitatively calculated the interfacial capacitance by performing the pulse switching measurement. In addition, crystal structures and diffusion properties with various metal nitrides are evaluated by analyzing grazing-angle incidence x-ray diffraction and x-ray photoelectron spectroscopy. These results provide a guideline for the fabrication of ultrathin HZO-based capacitors with stable ferroelectricity, reduced leakage, and excellent reliability.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
smottom应助科研界的恩希玛采纳,获得20
1秒前
香蕉觅云应助随风走采纳,获得10
1秒前
幸运鹅47完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
星辰大海应助从容的巧曼采纳,获得10
3秒前
初夏发SCI完成签到,获得积分20
3秒前
明亮灭绝发布了新的文献求助10
4秒前
只A不B发布了新的文献求助200
5秒前
执念完成签到,获得积分10
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
8秒前
宋浩然发布了新的文献求助10
8秒前
zhang发布了新的文献求助10
8秒前
饱满不悔完成签到 ,获得积分10
8秒前
10秒前
YDX发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
Owen应助Miya_han采纳,获得10
12秒前
胖了个胖发布了新的文献求助10
12秒前
科研通AI5应助仲达采纳,获得10
13秒前
初夏发SCI关注了科研通微信公众号
13秒前
13秒前
13秒前
14秒前
桐桐应助好柿豆花生采纳,获得10
15秒前
15秒前
16秒前
完美冷安发布了新的文献求助50
17秒前
苏蔚发布了新的文献求助10
19秒前
野原x之助完成签到 ,获得积分10
21秒前
FashionBoy应助高挑的梦芝采纳,获得10
22秒前
彭于晏应助lbw采纳,获得10
25秒前
在水一方应助shinn采纳,获得10
27秒前
qiuqiu完成签到,获得积分10
28秒前
杭问兰完成签到,获得积分10
28秒前
28秒前
思源应助宋浩然采纳,获得10
29秒前
高分求助中
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 700
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Effective Learning and Mental Wellbeing 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3975375
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3519700
关于积分的说明 11199305
捐赠科研通 3256034
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1798049
邀请新用户注册赠送积分活动 877386
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 806305