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鐵電薄膜極化模擬與在MFIS結構應用
Thesis

鐵電薄膜極化模擬與在MFIS結構應用

林孟賢
Masters, National Tsing Hua University
2006

Abstract

非揮發性記憶體鐵電場效記憶體鐵電電滯曲線電滯曲線模擬Preisach 模型金屬/鐵電/絕緣/半導體 non-volatile memoryferroelectric FET memoryferroelectric hysteresis loophysteresis loop simulationPreisach modelMFIS
為了瞭解MFIS-FET陣列在讀取時其鐵電極化量受記憶體特性操作影響為何,我們在本研究中假設MFM 鐵電電容電滯極化曲線分為線性極化貢獻與電偶極翻轉極化貢獻。其中線性部分則以介電的方式表示;電偶極翻轉極化貢獻則以Preisach模型假設出一個鐵電電容的極化電域密度分佈。首先以fitting BNdT鐵電薄膜的方式對一些實驗量測的電滯曲線數據作驗證,表示Preisach模型在電滯曲線上可以符合。有了極化曲線模擬基礎後,接著我們也運用Preisach模型分佈函數於BNdT MFIS C-V fitting ,也可以預測MFIS C-V曲線過程中鐵電層同步極化曲線情形,幫助了解不同電壓下鐵電極化效應在MFIS中的程度。至於對研究動機 NOR-Type與NAND-Type之MFIS-FET在讀取時記憶體陣列作set-read操作過程,以鐵電極化方式所記憶之記憶位置有無受到影響也得到一些結論。從模擬研究結果顯示,MFIS寫入記憶位置在同步極化曲線中第二與第四象限且實驗參數值K小於1時寫入位置會比較理想。在set-read模擬操作結果則為若記憶之極化值在set-read操作中需要反轉再回復則無法完全回復到原先寫入極化值,但連續讀取後可以維持穩定特定值。會產生極化回復不足的問題由翻轉極化貢獻之Preisach平面密度來看可知為read放回時經常是掃過平面上低密度區域,但set時經常會掃過高密度區所導致。

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