CHƢƠNG 1 VẬT LIỆU TRONG BỘ NHỚ SẮT ĐIỆN
1.1. Bộ nhớ sắt điện
1.1.2.3. Một số vấn đề hạn chế của bộ nhớ sắt điện FeFET
Một số hạn chế cần đƣợc khắc phục trong các bộ nhớ sắt điện FeFET là:
Vấn đề về lớp tiếp xúc
Nếu một màng sắt điện đƣợc phủ trực tiếp lên trên mặt của lớp Silic, nó rất khó để có thể tạo ra một lớp tiếp xúc tốt giữa chúng. Điều này là do nguyên tố thành phần trong cả hai vật liệu có thể dễ dàng khuếch tán vào nhau tạo thành một lớp tiếp xúc ở giữa. Để cải thiện tính chất của lớp tiếp xúc, ngƣời ta chèn giữa hai lớp sắt điện và bán dẫn một lớp điện môi (cấu trúc MFIS: kim loại - sắt điện - điện môi - bán dẫn) hoặc (cấu trúc MFMIS: kim loại - sắt điện - kim loại - điện mơi - bán dẫn) Hình 1.2. Để giảm sự khử độ phân cực trong trong màng sắt điện thì lớp đệm của tụ điện phải càng lớn càng tốt. Điều này có nghĩa là với một lớp đệm mỏng có hằng số điện mơi cao (HfO2, ZrO2, Al2O3 ...) là một lợi thế. Vì vậy, các vật liệu có hằng số điện mơi cao đƣợc sử dụng nhƣ một lớp đệm thay cho SiO2 có hằng số điện mơi thấp. Tuy nhiên, do phản ứng hóa học giữa các lớp cách điện và Si cho nên sẽ có một lớp tiếp xúc đƣợc hình thành giữa hai lớp này, gây ra hiệu suất không ổn định.
8
Vấn đề về thế ghi cao: Thế ghi/đọc của thiết bị FeFET phải nhỏ để tránh việc tiêu hao nhiều năng lƣợng dẫn đến việc nóng các linh kiện trong máy tính và dễ điều khiển.
Vấn đề về thời gian sống ngắn: Việc màng mỏng sắt điện bị già hóa (Pr suy giảm, EC tăng) sau một thời gian hoạt động cũng là một trong những hạn chế cần khắc phục của bộ nhớ FeFET.
Hình 1.2. Cấu trúc MFIS và cấu trúc MFMIS của bộ nhớ FeFET.