Hf0.5Zr0.5O₂-Based Ferroelectric Field-Effect Transistors With HfO₂ Seed Layers for Radiation-Hard Nonvolatile Memory Applications

铁电性 材料科学 光电子学 分析化学(期刊) 化学 有机化学 电介质
作者
Chen Liu,Wenwu Xiao,Yue Peng,Binjian Zeng,Shuaizhi Zheng,Lu Yin,Qiangxiang Peng,Xiangli Zhong,Min Liao,Yichun Zhou
出处
期刊:IEEE Transactions on Electron Devices [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:68 (9): 4368-4372 被引量:27
标识
DOI:10.1109/ted.2021.3095036
摘要

Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 (HZO)-based ferroelectric field-effect transistors (FeFETs) with HfO 2 seed layer were investigated for radiation-hard nonvolatile memory applications. First, it was found that the HZO thin films grown on HfO 2 seed layer showed improved crystallinity and ferroelectricity compared with those directly grown on SiO 2 thin film, leading to a larger memory window (MW), better endurance, and retention properties of the HZO-based FeFETs with HfO 2 seed layers. Moreover, after 1 Mrad(Si) 60 Co γ-ray irradiation, the memory properties of the HZO-based FeFETs with HfO 2 seed layer were also better than those without the HfO 2 seed layer. Especially, the HZO-based FeFETs with an HfO 2 seed layer have a larger remaining MW (0.66 V) than that (0.29 V) of the FeFETs without an HfO 2 seed layer after 1×10 4 program/erase cycle. This work represents a first attempt to realize the high performances of radiation-hard HfO 2 -based FeFETs.
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