萤石型锆掺杂氧化铪铁电薄膜的 60 Co γ射线总剂量辐射效应研究

发布时间：2024-02-07 06:38

　　铁电存储器(Fe RAM)是一种以铁电材料作为数据载体的非易失性存储器,因其良好的抗辐射性能,在医疗、航空航天等领域一直备受关注。然而,现有钙钛矿型铁电薄膜材料可微缩性差、与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺不兼容,使得Fe RAM的集成工艺复杂、存储容量小,限制了Fe RAM的大规模应用。萤石型氧化铪基铁电薄膜(FE-Hf O₂)是一种与CMOS工艺高度兼容的新型铁电材料,且厚度薄至3 nm以下仍能保持铁电性,为研制高密度、抗辐射Fe RAM带来了转机。然而,关于FE-Hf O₂辐射效应的研究鲜有报道。另外,研究表明不同晶体结构铁电材料的抗辐射性能存在一些差异。基于此,本论文首先制备出电学性能较符合Fe RAM应用的锆掺杂氧化铪(HZO)铁电薄膜;并对制备的HZO铁电薄膜的总剂量辐射效应进行系统地研究。主要研究内容和结果包括:(1)基于Fe RAM的应用要求,采用原子层沉积(ALD)方法制备Ti N/HZO铁电薄膜/Ti N铁电电容,对不同Zr O₂:Hf O₂比例、退火条件和厚度等关键工艺条件...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 抗辐射铁电存储器的重大需求与发展瓶颈
        1.1.1 铁电存储器的空间应用需求
        1.1.2 铁电存储器的存储原理及单元结构
        1.1.3 基于钙钛矿型铁电薄膜的铁电存储器面临的挑战
        1.1.4 萤石型氧化铪基铁电薄膜的天然优势与重要应用潜力
    1.2 总剂量辐射效应是影响抗辐射铁电存储器应用的关键问题
        1.2.1 总剂量辐射效应概述
        1.2.2 不同晶体结构铁电薄膜材料的总剂量辐射效应差异
        1.2.3 氧化铪基铁电薄膜的总剂量辐射效应研究进展
    1.3 本论文的选题依据和研究内容
        1.3.1 本论文的选题依据
        1.3.2 本论文的研究内容
第2章 锆掺杂氧化铪铁电薄膜的ALD制备与⁶⁰Coγ射线总剂量辐射试验方法
    2.1 ALD方法简介
    2.2 锆掺杂氧化铪铁电薄膜的⁶⁰Coγ射线总剂量辐射试验方法
        2.2.1 辐射源的选择
        2.2.2 试验条件的设定
        2.2.3 锆掺杂氧化铪铁电薄膜的⁶⁰Coγ射线总剂量效应地面模拟试验流程
    2.3 锆掺杂氧化铪铁电薄膜的抗辐射性能评价方法
        2.3.1 电学性能测试
        2.3.2 微观结构表征
    2.4 本章小结
第3章 基于铁电存储器应用匹配性原理的锆掺杂氧化铪铁电薄膜的关键制备工艺研究
    3.1 引言
    3.2 FeRAM用铁电薄膜的选材原则
    3.3 锆掺杂氧化铪铁电薄膜的ALD制备工艺流程
    3.4 不同制备工艺条件下锆掺杂氧化铪铁电薄膜的性能分析
        3.4.1 不同HfO₂和ZrO₂比例的锆掺杂氧化铪铁电薄膜性能分析
        3.4.2 不同退火条件下锆掺杂氧化铪铁电薄膜的性能分析
        3.4.3 不同厚度的锆掺杂氧化铪铁电薄膜性能分析
    3.5 本章小结
第4章 锆掺杂氧化铪铁电薄膜的⁶⁰Coγ射线总剂量辐射效应研究
    4.1 引言
    4.2 ⁶⁰Coγ射线辐射对锆掺杂氧化铪铁电薄膜性能的影响
        4.2.1 锆掺杂氧化铪铁电薄膜的初始铁电性能表征
        4.2.2 总剂量辐射对锆掺杂氧化铪铁电薄膜宏观电学性能的影响
        4.2.3 总剂量辐射对锆掺杂氧化铪铁电薄膜的微观结构的影响
    4.3 不同厚度锆掺杂氧化铪铁电薄膜的总剂量辐射效应研究
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3896930