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Journal of Semiconductors 2024年第4期45卷 42-47页

作者： Peng Yuan Yuting Chen Liguo Chai Zhengying Jiao Qingjie Luan Yongqing Shen Ying Zhang Jibin Leng Xueli Ma Jinjuan Xiang Guilei Wang Chao Zhao Beijing Superstring Academy of Memory Technology Beijing 100176China

The detrimental effect of imprint,which can cause misreading problem,has hindered the application of ferroelectric HfO_(2).In this work,we present results of a comprehensive reliability evaluation of Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)-based ferroelectric random access *** influence of imprint on the retention and endurance is ***,a solution in circuity is pro-posed to effectively solve the misreading problem caused by imprint.

关键词： FeRAM hzo imprint reliability

原子层沉积的TiN/hzo堆栈界面元素的扩散研究

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真空与低温 2023年第5期29卷 480-485页

作者：刘澳郑旭冯泽井美艺单一洋孙垚鑫刘晖王维华卢峰程雅慧董红南开大学电子信息与光学工程学院天津300350 阿尔伯塔大学电子与计算机学院加拿大埃德蒙顿T6G2E1

传统钙钛矿材料微缩后难以保存铁电性,并且与CMOS的兼容性差,而薄至10 nm以内的铪锆氧化物(hzo)材料仍然具有铁电性且与CMOS兼容性好,这弥补了传统钙钛矿的本征短板,备受学界和产业界关注,有望替代动态随机存储器应用于非易失性铁电存储... 详细信息

传统钙钛矿材料微缩后难以保存铁电性,并且与CMOS的兼容性差,而薄至10 nm以内的铪锆氧化物(hzo)材料仍然具有铁电性且与CMOS兼容性好,这弥补了传统钙钛矿的本征短板,备受学界和产业界关注,有望替代动态随机存储器应用于非易失性铁电存储器(FERAM)和铁电晶体管基集成电路中。基于目前应用最广泛的TiN/hzo/TiN堆栈,采用具有高端应用前景的原位ALD技术生长TiN电极,很好地控制了电极层的生长速度及其纳米级的膜厚。研究了堆栈界面元素扩散问题,通过飞行时间二次离子质谱技术发现了界面元素的外扩散现象,采用角分辨X射线光电子能谱研究了外扩散行为的机制,提出了一个可能的理论解释,即由于TiN和hzo之间发生了氧化还原反应引发表面活性剂效应,导致界面元素外扩散。本研究将为hzo基FERAM的应用奠定基础。

关键词： hzo 扩散 XPS 飞行时间二次离子质谱界面

ZnO和铪锆氧化物(Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2))堆栈能带对准研究

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真空电子技术 2024年第1期 36-41页

作者：郑旭孙垚鑫刘澳冯泽井美艺单一洋刘晖王维华卢峰程雅慧董红南开大学电子信息与光学工程学院天津300350 阿尔伯塔大学电子与计算机学院加拿大

铪锆氧化物(hzo)克服了传统铁电材料的缺陷,能够与CMOS工艺兼容,并且可以微缩,在高端芯片领域有很大的发展潜力。而其瓶颈在于循环寿命低,主流研究试图通过界面工程、介质掺杂等工艺改善其铁电性能并提高其寿命。本工作提出了以ZnO作为... 详细信息

铪锆氧化物(hzo)克服了传统铁电材料的缺陷,能够与CMOS工艺兼容,并且可以微缩,在高端芯片领域有很大的发展潜力。而其瓶颈在于循环寿命低,主流研究试图通过界面工程、介质掺杂等工艺改善其铁电性能并提高其寿命。本工作提出了以ZnO作为hzo与上电极的过渡层,制备hzo/ZnO堆栈,并通过X射线光电子能谱研究了ZnO过渡层与hzo的基本物理问题,即二者的能带结构和退火对能带对准的影响。结果表明,退火过程中界面处发生了元素扩散和偶极子的改变,使hzo/ZnO的能带偏移发生变化,异质结由type-Ⅱ型变为type-Ⅰ型。本工作将为hzo存储器的改善寿命的ZnO过渡层提供基础物理学依据。

关键词： hzo ZnO XPS 界面

Recent progress of hafnium oxide-based ferroelectric devices for advanced circuit applications

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Science China(Information Sciences) 2023年第10期66卷 84-104页

作者： Zhaohao ZHANG Guoliang TIAN Jiali HUO Fang ZHANG Qingzhu ZHANG Gaobo XU Zhenhua WU Yan CHENG Yan LIU Huaxiang YIN Integrated Circuit Advanced R&D Center Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences School of Integrated Circuits University of Chinese Academy of Sciences School of Microelectronics Xidian University Department of Electronics East China Normal University

Hafnium oxide-based ferroelectric field-effect-transistors(FeFET), which combine super-steep logical switching and low power non-volatile memory functions, have significant potential for post-Moore integrated circuit innovations with higher energy efficiency and larger integration scale. In this review, recent research into hafnium oxide-based ferroelectric(FE) films and different functional devices is presented,from fundamentals to applications. Different technological challenges and state-of-the-art research and development efforts related to the physical understanding and performance optimization of FE films, advanced hafnium oxide-based device integration, and device applications in logic-in-memory and artificial synapses and neurons for neuromorphic computing are addressed.

关键词： ferroelectric FeFET hafnium oxide hzo logic-in-memory neuromorphic computing

基于负电容场效应的WS2光电晶体管性能研究

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基于负电容场效应的WS2光电晶体管性能研究

作者：赵嘉铖华中科技大学

学位级别：硕士

随着集成电路的不断发展,技术不断革新,芯片逐渐朝着小型化的方向发展,但同时也带来了功耗问题。器件的工作电压由于玻尔兹曼极限难以降低,从而导致器件的功耗难以降低。通过在栅介质中引入铁电薄膜,利用铁电材料的负电容效应获得电压... 详细信息

随着集成电路的不断发展,技术不断革新,芯片逐渐朝着小型化的方向发展,但同时也带来了功耗问题。器件的工作电压由于玻尔兹曼极限难以降低,从而导致器件的功耗难以降低。通过在栅介质中引入铁电薄膜,利用铁电材料的负电容效应获得电压放大效果,从而达到了突破玻尔兹曼极限的目的,降低了器件功耗,负电容场效应晶体管的概念为新一代器件提供了解决方向。同时,二维材料WS由于其较高的理论迁移率,良好的开关特性,同时还被预测有良好的光学特性而被用作沟道材料。本文以WS为沟道材料,HfZrO(hzo)和AlO为栅介质,制备了WS为沟道hzo为栅介质的负电容场效应光电晶体管(NCFET),并对其光电性能开展了相关研究。实验方面,首先对制备的hzo铁电薄膜进行性能表征,证实了hzo薄膜具有铁电性。然后采用不同电极材料制备WShzo NCFETs,器件的亚阈值斜率均突破60m V/dec的极限,同时发现采用Ag、Au、Pt作为源漏接触金属的晶体管呈现p型,采用Cr和Ti作为源漏接触金属的晶体管呈现n型,其中采用Ag和Cr、Ti电极的接触特性相对较好。对器件的光性能进行测试研究,结果表明采用铁电薄膜的样品比传统的高k栅介质的样品光响应性能好,响应度从35 A/W提升到361 A/W,探测率从6.87×10cm HzW提升到1.57×10cm HzW。对比不同金属电极接触的WS光电晶体管,接触特性好的器件光响应性能也比较好,采用Ag电极的器件的响应度最大,为361 A/W,Cr电极的响应度稍低,为278 A/W,Au电极由于接触特性最差,响应度只有148 A/W。理论方面,利用Sentaurus TCAD软件搭建了WS为沟道的负电容场效应晶体管模型,通过引入LGD模型加入负电容效应。通过仿真模拟,发现了电压放大效应,并通过引入肖特基势垒的影响,模拟仿真了沟道材料与金属电极之间不同势垒高度的NCFET电性能,仿真结果与实验基本一致。

关键词：负电容光电晶体管 WS2 hzo 亚阈值摆幅

多孔聚苯乙烯树脂负载纳米水合氧化锆的制备及其除氟性能研究

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多孔聚苯乙烯树脂负载纳米水合氧化锆的制备及其除氟性能研究

作者：徐敬生南京大学

学位级别：硕士

水体氟污染目前在全球许多地区广泛存在,各国制定了严格的饮用水与污水氟含量控制标准。吸附法是解决氟污染的主要方法之一。本论文首先通过改良的液相沉淀法合成了超细水合氧化锆(hzo)粉末,详细比较了hzo与其他常见吸附剂的除氟性能差... 详细信息

水体氟污染目前在全球许多地区广泛存在,各国制定了严格的饮用水与污水氟含量控制标准。吸附法是解决氟污染的主要方法之一。本论文首先通过改良的液相沉淀法合成了超细水合氧化锆(hzo)粉末,详细比较了hzo与其他常见吸附剂的除氟性能差异;而后基于Donnan膜预富集原理,以大孔强碱性离子交换树脂D201为载体,将纳米hzo嵌载入树脂孔内,成功研制出聚苯乙烯基纳米水合氧化锆复合材料hzo-201,并探究其对水体中F的强化吸附行为及作用机理。论文详细研究了溶液pH、竞争离子、接触时间对吸附性能的影响,并通过XPS分析探究了复合材料的强化除氟机理。静态吸附实验表明,在竞争离子(Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-)大量共存时,hzo-201相比于活性氧化铝(AA)和D201表现出了更为优异的选择吸附性能。固定床吸附实验结果显示,hzo-201对模拟含氟废水或者实际地表水的有效处理体积均明显优于D201,有效处理能力提高了7-14倍。对于酸性含氟矿冶废水而言,hzo-201的处理体积甚至超过～3000 BV,而同样条件下D201仅能达标处理～4 BV。吸附后的hzo-201可以通过NaOH溶液进行脱附再生,再生后材料可重复利用。hzo-201强化除氟性能缘于其特殊的复合结构：D201载体可预先将目标污染物富集至树脂孔内,负载的纳米hzo则可实现选择性除氟。论文最后以云南实际矿冶废水为处理对象,详细评价了hzo-201在现场实验中的处理能力和性能稳定性。研究结果表明,hzo-201在地表水以及含氟酸性废水除氟领域具有良好的应用前景。

关键词：氟污染 hzo hzo-201 选择吸附实际利用性能

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基于第一性原理的铪基氧化物掺杂改性研究

基于第一性原理的铪基氧化物掺杂改性研究

作者：吴显锋华中科技大学

学位级别：硕士

随着器件尺寸的减小,用于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)中的高k栅介质受到广泛关注,而铪基高k材料由于其优越的电学性能,更为人们所重视,但目前对铪基高k材料的掺杂改性并没有系统的理论研究。近年来发现铪基介质掺杂呈现出... 详细信息

随着器件尺寸的减小,用于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)中的高k栅介质受到广泛关注,而铪基高k材料由于其优越的电学性能,更为人们所重视,但目前对铪基高k材料的掺杂改性并没有系统的理论研究。近年来发现铪基介质掺杂呈现出铁电性,广泛应用于负电容FET。然而由于实验制备MOS器件工艺的复杂性以及不可控性,导致研究者们大多都只是对铪基高k材料进行了某一种掺杂的研究,并未系统比较各种掺杂剂的优缺点;且目前对于Hf基高k材料出现负电容现象的微观机制没有令人信服的理论解释,目前较为统一的看法是负电容现象的出现跟材料本身的铁电性有关,而这些问题深究下去,都是在原子层面上的分析。鉴于第一性原理的方法在研究材料特性、掺杂计算等方面有较为准确的计算结果,可以有效地分析掺杂前后的材料特性,因此本文使用第一性原理的方法对上述问题给出一定的理论分析和理论支撑。本文使用第一性原理的方法对应用于MOS器件中的高k栅介质Hf O掺杂后的材料特性进行了系统的研究。研究的内容主要有三个方面:(1)通过对单斜相Hf O进行Zr、Al、Ta、Ti、Gd、Si元素掺杂的模拟分析,对不同元素掺杂后高k栅介质的k值、缺陷形成能和能带结构进行对比分析。发现Zr掺杂Hf O可以有效增加体系的k值,且相对于其他元素的掺杂,可以有效地抑制体系中缺陷的形成。(2)通过模拟不同浓度的Zr掺入Hf O的情况,分析掺杂后HfZrO(hzo)的体系结构。对比不同结构的晶胞总能,发现Zr在掺杂体系中不会形成杂质凝聚物。分析中性O空位形成位点,发现O空位聚集在掺杂原子周围,故可通过掺杂来控制氧空位的生成位置。分析计算结果发现,含量为25%的Zr掺杂入Hf O的介质具有k值最大、禁带宽度较大、缺陷形成能较高的优点,综合性能最佳。(3)通过使用密度泛函声子理论(DFPT)对不同浓度的Zr掺入单斜相、四方相、铁电相Hf O中的亥姆霍兹自由能进行求解,分析体系生成铁电相的难易程度。结果表明37.5%～50%浓度的Zr掺入Hf O可以得到较多的铁电相;且热力学稳定性分析表明,退火温度控制在650℃左右,铁电相更容易形成。进一步地,通过对极化率的分析表明,Zr浓度越高,铁电性越强。然而体系中氧缺陷对体系铁电性影响的研究表明,随着Zr浓度的升高,氧缺陷形成能有所降低,但降低幅值不大,对铁电性影响较弱。这为实验制备铁电hzo薄膜提供了有效的理论依据。

关键词：第一性原理高k栅介质掺杂改性负电容效应铁电相 hzo

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氧化铪基铁电薄膜的极化稳定性研究

氧化铪基铁电薄膜的极化稳定性研究

作者：罗远东湘潭大学

学位级别：硕士

氧化铪基铁电场效应晶体管(Fe FET)型存储器作为下一代非挥发性存储器中的有力竞争者,具备低功耗、高速、高容量、与CMOS工艺兼容等优点。目前,国内外科研工作者在广泛开展Fe FET中薄膜的制备、器件结构、工艺和性能研究的基础上,推出... 详细信息

氧化铪基铁电场效应晶体管(Fe FET)型存储器作为下一代非挥发性存储器中的有力竞争者,具备低功耗、高速、高容量、与CMOS工艺兼容等优点。目前,国内外科研工作者在广泛开展Fe FET中薄膜的制备、器件结构、工艺和性能研究的基础上,推出了小容量的Fe FET原理型芯片。然而在产业化进程中,新型氧化铪基铁电薄膜及器件的可靠性研究远远不足。本论文以新型氧化铪基铁电电容MFM(金属/铁电/金属)结构为研究对象,围绕退火温度、应用温度、退火方式以及电应力等因素对其铁电性能的影响开展了深入研究,主要内容如下:1. 研究了厚度和电容面积、应用温度对HfZrO(hzo)铁电薄膜性能的影响。在5～20 nm厚度范围hzo铁电薄膜测试结果显示其铁电性能严重依赖薄膜生长工艺。通过电容面积对比实验,发现剩余极化强度和矩形度易受电极面积影响,100μm×100μm面积以上剩余极化强度变小,矩形度变差。不同应用温度环境下的测试结果表明hzo铁电电容在不超过85°C时电学性能无明显变化,而且极化稳定性良好。2. 通过不同退火方式模拟了集成工艺温度对铁电薄膜性能的影响,发现后端集成温度会造成P衰减,E漂移。分步退火比单步高温退火更有利于促进薄膜结晶,并能在一定程度上减小“唤醒”效应,为制备免唤醒效应氧化铪基铁电薄膜提供了新的思路。3. 最后开展了电应力对铁电薄膜极化稳定性影响的研究。铁电层击穿来自于时变击穿(TDDB),而不是应力感应漏电流(SILC)。击穿时间与电极面积相关,而击穿实质与电荷积累有关,击穿电压满足威布尔分布。不同厚度薄膜外推使用寿命都能够达到10年以上。恒定电压应力(CVS)对于铁电性能的影响是由于CVS后缺陷偶极子、氧空位、带电杂质等有方向性的重新排列分布,使其在界面/晶界处聚集,导致畴钉扎,造成剩余极化值减低,并在实验上得到直接的证据,进一步解释了“唤醒”效应的内在机理,为器件优化提供了依据。

关键词： hzo MFM电容结构极化稳定性原子层沉积恒定电压应力

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带状疱疹性眼病与治疗

老年医学与保健 1997年第1期3卷 31-32页

作者：王薇王秀英华东医院眼科上海市200040

目的探讨带状疱疹性眼病对眼各部组织的损伤与治疗。方法回顾性分析11例带状疱疹性眼病的临床资料，结果11例带状疱疹性眼病中，50岁以上占82％，且均引起较严重的眼各部组织并发症，给予抗病毒药物、激素和对症治疗后．10例治愈，平均... 详细信息

目的探讨带状疱疹性眼病对眼各部组织的损伤与治疗。方法回顾性分析11例带状疱疹性眼病的临床资料，结果11例带状疱疹性眼病中，50岁以上占82％，且均引起较严重的眼各部组织并发症，给予抗病毒药物、激素和对症治疗后．10例治愈，平均治愈时间为20天。结论带状疱疹性眼病好发于老年人，综合治疗获得满意效果。

关键词：带状疱疹性眼病 hzo 皮肤病视网膜

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老年性带状疱疹性眼病临床特点分析

眼科研究 1999年第5期17卷 398-399页

作者：贺乐荷邓勇峥深圳市宝安人民医院眼科 518101

目的　探讨老年性带状疱疹性眼病 (hzo)的临床特点。方法　将 2 1例老年性与 2 0例成年组带状疱疹性眼病病例进行对比性分析。结果　老年组并发症有结膜炎、角膜炎 ( 10 0 % )、巩膜炎 ( 19.0 5 % )、虹膜睫状体炎 ( 71.43 % )、青光眼 ... 详细信息

目的　探讨老年性带状疱疹性眼病 (hzo)的临床特点。方法　将 2 1例老年性与 2 0例成年组带状疱疹性眼病病例进行对比性分析。结果　老年组并发症有结膜炎、角膜炎 ( 10 0 % )、巩膜炎 ( 19.0 5 % )、虹膜睫状体炎 ( 71.43 % )、青光眼 ( 2 8.5 7% )、视神经炎 ( 9.5 2 % )、颅神经损伤 ( 4 .76% )。成人组有结膜炎 ( 10 0 % )、角膜炎 ( 85 % )、虹膜睫状体炎( 3 0 % )。老年组治愈所需时间长 ( 4 6.3天± 4.7天比 19.4天± 5 .3天 ,P <0 .0 1)。结论　老年性带状疱疹诱因多 ,并发症多 ,易复发 ,治愈时间长 (P <0 .0 1)。

关键词：带状疱疹性眼病并发症老年人 hzo