收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

钛酸锶钡、钛酸锶铌及多层铁电存储器研究

鲍军波  
【摘要】: 本文包括钛酸锶钡、钛酸锶铌及铁电存储器的研究。分别评述了钛酸锶钡介电材料、钛酸锶铌陶瓷材料及铁电存储器的研究现状;并成功地设计了钛酸锶钡薄膜介电材料、钛酸锶铌陶瓷变阻器的制备工艺,以及多层铁电薄膜存储器;通过对材料的晶相结构测试分析以及电特性的研究,探讨了钛酸锶钡薄膜介电材料的高频及DRAM介质应用、钛酸锶铌陶瓷材料作为多功能器件的应用及铁电存储器的物理问题。主要内容如下: 1)通过选择合适配比钛源溶剂及金属离子溶剂,建立了简单有机溶剂体系的“水基”溶胶凝胶法,提高了多成份溶胶对水的兼容性,适合于BST薄膜制备过程中进行多种离子掺杂,制备了掺杂Mn的BST铁电薄膜,薄膜结晶良好,表面致密。研究发现Mn掺杂对BST薄膜的漏电流和介电特性有较大的改善,漏电流密度达到0.1nA/cm~2,介电常数达到800以上,而介电损耗仅为0.01~0.03,对于300nm的薄膜材料,这是已有文献中最好的数据。 2)采用多种氧化物掺杂,制备了钛酸锶铌基变阻器陶瓷,其介电性能测试与公开文献相比,性能均优异,特别是V1mA最低(2V/mm),α很大(8~13),εeff大一个数量级以上(105),tgδ小一个数量级(1%),综合指标处于国际领先。 4)新型铁电存储器研究。本文分析了Au/BIT/p-Si(100),Au/PZT/BIT/p-Si(100)和Au/BIT/PZT/BIT/p-Si(100)三种结构铁电薄膜的存储器物理,系统地研究了多层铁电薄膜存储器电性能的本质问题,得出了以下的物理效应和规律: (1)漏电流效应。三种铁电薄膜结构的漏电流都很小,达到了10~(-10)A/cm~2,满足铁电存储器的要求。 (2)内建电场。计算了内建电压,对靠近界面的能带弯曲产生影响,可导致能带的不对称性,并引起不对称的整流效应、刻印失败和退极化; (3)电容效应。为了使C-t曲线的斜率不下降,退极化场Edep必须小于矫顽场,即?Vb必须低于V_c。 以上三点证明了三层结构Au/BIT/PZT/BIT/p-Si(100)的不对称性、失效与退极化,电容降斜率都是最小的,而剩余电荷最多,并有最大的存储窗口,是新型存储器的最佳而且唯一的选择。 (4)频率效应。在高频时,随着频率的增加,在铁电层表面邻近的耗尽层宽度增大,使得界面电位降和内建电压差增大,形成了多层结构铁电薄膜的工作频率的上限,根据拟合公式外推的上限工作频率为46MHz。 (5)VT与VC关系式。根据MFS多层电容器的特性,设计并制造了一个新型MFS结构的多层铁电存储器Au/BIT/PZT/BIT/p-Si(100),该存储器具有I-V回线特征,并得到了晶粒边界势垒高度与矫顽场的关系,进而得到了转变电压与矫顽场的关系。这个关系诱导着I-V回线与P-V回线对应的关系,并用来区别以I-V回线操作的新的铁电存储器的逻辑“1”和“0”状态。这些关系是非挥发存储器进行非破坏读出的条件。转变电压V_T和矫顽电压V_c之间存在线性关系;只要P-V回线的V_c确定,对应的V_T一定存在。V_T是E_c,和P_s的函数,这是铁电存储器的理论基础。这些关系是I-V回线与P-V回线的匹配条件,可以实现“1”和“0”的读出。 (6)演示出存储器的存储波形。 以上这些效应是互相关联的,并由此可能解释更多的铁电材料与铁电器件的特殊现象。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 孙树印;铁电存储器原理及应用比较[J];单片机与嵌入式系统应用;2004年09期
2 ;存储器、锁存器[J];电子科技文摘;2003年01期
3 李海鸿,朱元清;铁电存储器FM24C16及其应用[J];国外电子测量技术;2004年06期
4 冯高辉,雷彬,陈雷;基于铁电存储器FM18L08的固态记录仪设计[J];现代电子技术;2005年07期
5 徐梦岚;李鸿钧;;F-RAM存储器在智能电表中的功用[J];中国电子商情(基础电子);2011年07期
6 ;存储器、锁存器[J];电子科技文摘;2002年08期
7 孟臣 ,李敏;高性能铁电存储器FM24C256及其在单片机中的应用[J];电子技术;2003年01期
8 丛秋波;;Ramtron:让铁电存储器“多、快、好、省”的技术优势发挥到极致[J];电子设计技术;2010年09期
9 ;高速高容量铁电存储器有望诞生[J];光机电信息;2011年05期
10 包定华;铁电存储器——存储器家族中最有发展潜力的新成员[J];自然杂志;1997年01期
11 Mike Alwais;;浅述嵌入式FRAM存储器MCU[J];中国电子商情(基础电子);2007年05期
12 颜雷,黄维宁,姜国宝,汤庭鳌;新型不挥发非破坏性读出铁电存储器(MFS)[J];微电子技术;1998年03期
13 任天令,张盛,刘理天,李志坚;硅基铁电信息存储技术[J];电子商务;1999年09期
14 朱敏慧;;Ramtron的创新铁电存储器(F-RAM)[J];汽车与配件;2008年22期
15 孙贺欣,刘艳,姜德谭;铁电存储器FM3808在TMS320VC5402系统中的应用[J];国外电子元器件;2004年12期
16 冯高辉,雷彬,陈雷;基于FM18L08的高速数据存储系统[J];国外电子元器件;2005年01期
17 Mike Alwais;;浅述嵌入式FRAM存储器的MCU[J];电子与电脑;2007年03期
18 本刊通讯员;;Ramtron推出16kb串口F-RAM存储器以满足AEC-Q100汽车标准要求[J];电子与封装;2009年10期
19 吴淼,胡明,王兴,阎实;铁电随机存储器的研究进展[J];压电与声光;2003年06期
20 ;Ramtron推出低功耗256千位串口F-RAM存储器[J];现代电子技术;2009年08期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 牛振红;崔帅;张力;刘生东;刘洪艳;;铁电存储器总剂量辐射效应初探[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
2 刘畅;冯顺山;;基于ARM的嵌入式弹载数据采集系统的实现[A];第七届全国爆轰学术会议论文集[C];2006年
3 周益春;杨锋;孙静;张军;;铁电薄膜场效应晶体管存储器件的失效机制及器件力学[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
4 周益春;;存储器用铁电薄膜:制备,力学性能和失效[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
5 陈彦宇;阮爱武;李平;蔡道林;欧阳帆;翟亚红;;一种新型铁电存储器脉冲式读出方法的研究[A];四川省电子学会半导体与集成技术专委会2006年度学术年会论文集[C];2006年
6 周治国;冯荣尉;范哲意;刘志文;;基于ARM+FPGA架构的数字医疗信号处理板卡设计与实现[A];2008年医疗仪器学术年会暨理事会论文汇编[C];2008年
7 杭启明;朱信华;朱健民;;钙钛矿结构铁电体有序纳米结构制备、物性和微结构研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 闻心怡;铁电存储器关键工艺与器件建模研究[D];华中科技大学;2011年
2 翟亚红;基于PZT的高可靠铁电存储器关键技术研究[D];电子科技大学;2013年
3 李建军;用于铁电存储器的Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜生长与性能研究[D];华中科技大学;2009年
4 郭冬云;铁电存储器用Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜的制备及性能研究[D];华中科技大学;2006年
5 王龙海;用于嵌入式铁电存储器的集成铁电电容研究[D];华中科技大学;2006年
6 彭刚;PZT第一性原理计算及其铁电性能研究[D];华中科技大学;2006年
7 张福恒;铁性材料薄膜制备、性能及器件设计[D];中国科学技术大学;2009年
8 蔡道林;PZT铁电存储器的研究[D];电子科技大学;2008年
9 杨斌;Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜晶粒形貌与取向研究[D];华中科技大学;2008年
10 王伟;共生掺杂及磁性离子基团植入对铋层状材料电磁性能的影响[D];扬州大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 翁旭东;基于金属/反铁电PZT薄膜/氧化铝/硅结构的反铁电存储器的制备及性能研究[D];复旦大学;2010年
2 王珏;无线传感网节点的低功耗设计[D];清华大学;2010年
3 邹捷;农业用电IC卡系统设计与实现[D];电子科技大学;2012年
4 李东;铁电存储器薄膜材料的Sol-Gel制备及性能研究[D];华中科技大学;2004年
5 迟永涛;基于Atmega16L汽车行驶记录仪[D];大连理工大学;2006年
6 范秀强;CMOS/SOI与铁电存储器(FeRAM)的工艺研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2001年
7 安黎;铁电存储器单元与阵列的设计方法研究[D];清华大学;2005年
8 曲冰洁;基于AT94K40 SOC的电梯控制系统[D];太原理工大学;2006年
9 张菊;基于DSP的电力信号采集处理板的研究[D];华北电力大学(河北);2006年
10 张鑫;反铁电薄膜在高K材料上的制备以及在信息存储中的应用[D];复旦大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 张海戈 何玲;国产新一代IC卡芯片即将问世[N];科技日报;2000年
2 中半导体行业协会IC设计分会理事长 王芹生;在生存中竞争 在竞争中发展[N];中国电子报;2002年
3 ;BMS设计帮助电池组规避失效风险[N];中国电子报;2009年
4 本报记者 冯晓伟;电表芯片技术应全面提升[N];中国电子报;2010年
5 朱理;清华大学设计出新一代非接触式IC卡芯片[N];中华建筑报;2000年
6 刘霞;铁电材料创下芯片存储密度新纪录[N];科技日报;2010年
7 本报记者 冯晓伟 冯健;混合动力是新能源汽车切入点 IGBT成驱动核心[N];中国电子报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978