Performances ferroélectriques améliorées des films LiNbO3 dopés au Mg grâce à une couche atomique idéale déposée sur une couche de commutation tunnel Al2O3

Contexte

Les films monocristallins de niobate de lithium (LN), en raison de leurs excellentes propriétés physiques, [1,2,3,4,5,6] ont été largement utilisés dans les oscillateurs à ondes acoustiques de surface, les modulateurs électro-optiques et le stockage de données basé sur la commutation de domaine. Récemment, le niobate de lithium sur isolant (LNOI) à l'échelle d'une plaquette, qui a un grand potentiel d'application pour les circuits intégrés haute densité dans les dispositifs électro-optiques, acousto-optiques et de stockage de données, est fabriqué par une technologie d'implantation ionique et de liaison de plaquettes. . Cette technologie permet une grande variété de substrats, tels que le LN, le silicium et même le circuit CMOS [3, 7,8,9]. Cependant, la boucle d'hystérésis d'empreinte provenant d'orientations préférées et de la mauvaise endurance à la fatigue des films LN, due à l'injection de charge par électrode, déstabilise la rétention d'inversion de polarisation, ce qui limite leur application dans les dispositifs à mémoire non volatile [10,11,12 ,13]. Les orientations préférées concernaient les couches passives interfaciales formées entre les couches ferroélectriques et les électrodes, qui peuvent induire un fort champ de dépolarisation dans le sens opposé de la polarisation. Il peut chasser les charges injectées après la suppression de la tension appliquée ou pendant le temps intermittent de la contrainte d'impulsion séquentielle [11, 12]. D'autre part, en raison de la présence de couches passives interfaciales, l'endurance à la fatigue des films LN sera améliorée en bloquant l'injection de charge de la sous-électrode après la commutation ferroélectrique. Cependant, le processus de fatigue s'accélère si le temps de la périodicité d'impulsion appliquée est raccourci en dessous de 0,5 µs. Ceci est décrit par la contribution des couches passives interfaciales de la charge d'espace accumulée à certaines fréquences [11]. Il est rapporté qu'un Al₂ incrusté O₃ le film diélectrique peut jouer le rôle de commutateur tunnel dans le condensateur bicouche diélectrique/ferroélectrique, par exemple, dans Al₂ O₃ /Pb (Zr,Ti)O₃ , et Al₂ O₃ /BiFeO dopé au Mn₃ structures bicouches [14,15,16]. L'Al₂ O₃ Le commutateur tunnel s'allume en tant que conducteur pendant la commutation de polarisation, mais s'éteint en tant qu'isolant pour bloquer l'injection de charge par électrode après la commutation de polarisation terminée ou aucune opération de commutation [14]. Par conséquent, il peut empêcher les charges injectées indésirables et la commutation arrière de polarisation, puis améliorer la fiabilité du condensateur bicouche diélectrique/ferroélectrique.

Dans cet article, nous avons fabriqué des films minces monocristallins congruents LN de 200 nm d'épaisseur coupés en Z à 5 % de Mg, puis déposé de l'Al₂ ultramince. O₃ couches avec différentes épaisseurs (2-6 nm) sur LN pour former des structures de condensateurs bicouches. L'Al₂ O₃ Les films en tant que couches de commutation de tunnel peuvent améliorer l'endurance à la fatigue. Les électrodes asymétriques (électrodes Au/Pt) sont conçues pour former un champ électrique intégré contre le champ de dépolarisation induit par les couches passives interfaciales. Les résultats électriques montrent la symétrisation de la boucle d'hystérésis transférée des transitoires de courant de commutation de domaine avec le temps. En attendant, il prouve également que l'incrustation d'Al₂ O₃ La couche joue comme une couche de commutation tunnel, qui peut apparaître pendant la commutation ferroélectrique et se fermer une fois la commutation de polarisation terminée ou aucune opération de commutation.

Méthodes

Le LiNbO₃ congruent dopé au Mg Z-cut 5% (LN) des films minces monocristallins ont été décollés de leurs cristaux massifs en utilisant une technologie d'implantation ionique et de liaison de plaquettes, comme décrit ailleurs [10, 11, 17, 18]. En détail, la couche de surface d'un cristal massif LN a d'abord été implantée avec des ions He à la profondeur souhaitée en contrôlant l'énergie d'implantation et la dose d'ions injectés, puis une couche d'adhésion Cr de 5 nm et une couche d'électrode inférieure de Pt de 100 nm sont déposées par DC pulvérisation (KJ Lesker PVD-75). La couche de surface a été collée sur un autre substrat LN recouvert de SiO₂ de 1 µm d'épaisseur couche tampon et tranché. L'épaisseur du film LN est contrôlée à environ 200  nm par polissage mécano-chimique. Par la suite, ultramince Al₂ O₃ films avec épaisseurs (d ) de 2 à 6  nm ont été déposés par ALD (TFS-200, Beneq, Finlande). Dans le détail, les gaz précurseurs sont le diéthylzinc et l'eau désionisée. Ils ont été puisés alternativement dans la chambre de réaction avec un temps d'impulsion de 50 ms et séparés par des étapes de purge utilisant de l'argon pendant 2 s à la température de réaction de 200 °C [19]. Enfin, placez les électrodes carrées en Au supérieur avec des aires de 1,0 × 10 ⁻⁴ cm ² ont été déposés à travers un masque métallique peu profond.

Les épaisseurs d'Al₂ O₃ les couches déposées sur la tranche de Si en contraste ont été mesurées par un système d'ellipsométrie spectroscopique (GES-5E, SOPRA, Courbevoie, France). La structure du film a été analysée par diffraction des rayons X (XRD) (Bruker D8 Advance) dans un mode de balayage θ-2θ avec Cu K _α rayonnement ainsi que la microscopie électronique à balayage en coupe (SEM, Sigma HD, Zeiss). Pour étudier la dynamique de commutation de domaine, plusieurs impulsions carrées avec un temps de montée de 10  ns ont été appliquées aux électrodes supérieures à l'aide d'un générateur d'impulsions Agilent 8114A à canal unique, où les électrodes inférieures étaient mises à la terre. Dans le circuit, le courant de commutation de domaine (I _sw ) sur les résistances internes en série de tous les instruments avec la résistance totale a été surveillée à l'aide d'un oscilloscope LeCroy HDO6054. Les valeurs des deux résistances de sortie du générateur d'impulsions R _W et la résistance d'entrée de l'oscilloscope R _O sont de 50 , respectivement.

Résultats et discussion

La figure 1a montre le résultat XRD du film mince LN sur un Pt/Cr/SiO₂ /LN substrat. Le film a fort (00 l ) réflexions indexées dans la symétrie de phase rhomboédrique. De plus, il existe également des pics de diffraction des films de Pt et de Cr marqués sur la figure 1a. L'absence de tout autre pic confirme la haute cristallinité du film LN sans impureté de phase. L'image SEM en coupe transversale de l'échantillon illustré à la Fig. 1b montre la structure d'interface claire avec LN, Pt, Cr et SiO₂ empiler des couches.

un Le modèle XRD et b image SEM en coupe transversale du LN/Pt/Cr/SiO₂ de 200 nm d'épaisseur /LN film

Afin d'étudier le mécanisme cinétique de commutation de domaine, deux types de modes de tension d'impulsion sont conçus comme le montrent clairement les Fig. 2a et b [11]. Le type I est configuré comme des impulsions doubles de polarités opposées avec un intervalle de temps de 5 µs. La première impulsion est appliquée pour commuter l'état de polarisation vers le haut pointant vers l'électrode supérieure et la seconde peut commuter la polarisation vers le bas. Cependant, limité par le temps de programmation d'une génération d'impulsions à canal unique, l'intervalle de temps minimum est trop long pour attraper le transitoire de courant de commutation de domaine invoqué par la seconde impulsion, en raison de l'orientation de domaine préférée. Pour attraper le transitoire de courant de commutation de domaine, une seule impulsion chevauchant une polarisation CC de ligne de base négative est proposée dans le type II, où la polarisation CC négative initiale peut commuter l'état de polarisation vers le haut et l'impulsion positive définit le domaine vers le bas. Ici, la largeur des deux types d'impulsions est définie sur 1 μs.

Le croquis des deux modes de tension d'impulsion de séquence avec a type I (doubles impulsions dans deux polarités opposées) et b type II (une seule impulsion de commutation chevauchant une polarisation continue négative). Transitoires de courant de commutation de domaine sous différents V appliqué à un échantillon vierge en c type I et d modes de type II, où les encarts montrent l'ajustement linéaire de la dépendance des plateaux du courant de commutation de domaine sur V . P -V boucles d'hystérésis sous différents V transféré à partir des transitoires de courant de commutation de domaine en e type I et f type II. Schéma de principe de la structure Au/LN/Pt et des directions du champ électrique intégré E _b et champ de dépolarisation E _d dans l'encart de e

Les figures 2c et d montrent les transitoires de courant de commutation de domaine en fonction du temps (t ) de l'échantillon de structure Au/LN/Pt sous diverses tensions appliquées (V ) dans les modes de type I et de type II, respectivement. Les plateaux des transitoires de courant de commutation de domaine sont observés qui se rétrécissent en largeur mais augmentent en hauteur avec V augmentant après le courant de charge initial du condensateur à 30 ns. La hauteur du plateau dans deux modes montre une relation linéaire avec l'augmentation de V et les résultats sont résumés dans les encadrés par l'ajustement en trait plein des données [11, 13]. La tension coercitive (V _c ) dans les deux modes peut être dérivée à environ 24,7  V à partir de l'interception de ligne avec l'axe de tension. Après la fin de l'impulsion de commutation, le courant de décharge du condensateur se produit après 1  μs, ce qui suggère que l'orientation de domaine préférée est l'état de polarisation vers le haut pointant vers l'électrode supérieure.

P -V les boucles d'hystérésis sous différentes tensions appliquées dans deux modes de type peuvent être transférées directement à partir des transitoires de courant de commutation de domaine correspondants sur les figures 2c et d, et les résultats sont montrés sur les figures 2e et f, respectivement [11, 20]. Une tension coercitive directe déterminée d'environ 25 V invariable avec V est obtenu dans les deux types d'impulsions. La tension coercitive approche de V _c extrait du I linéaire _sw -V tracé dans l'encart des Fig. 2c et d. Contrairement au film LN non dopé, le V _c est variable et la valeur est égale aux tensions maximales appliquées [10]. Pour le LN dopé à 5 % au Mg, le V défini _c est invariable avec V , comme le montrent les Fig. 2e et f. En effet, le dopage au Mg peut générer des lacunes métalliques du site Li et des défauts liés aux lacunes d'oxygène [21,22,23] qui peuvent piéger les charges d'espace et raccourcir efficacement le temps de dégradation de la résistance à travers les couches interfaciales entre le film et le haut/le bas électrodes [11]. Par conséquent, les courants de commutation de domaine se chevauchent avec les courants de charge de condensateur dans l'accélération de la vitesse de commutation de domaine avec un V défini _c , comme le montrent les Fig. 2c et d. Cependant, limitée par le générateur d'impulsions, la tension de base de sortie en mode de type II ne peut pas être décalée de manière symétrique lors de l'augmentation de la tension d'impulsion appliquée supérieure à 32   V. Par rapport aux boucles imprimées le long de l'axe de tension positive de la figure 2e, la symétrisation des boucles est obtenus le long de l'axe de tension de la Fig. 2f, différents de ceux de Pt/LiNbO₃ /Pt structures où le P -V les boucles d'hystérésis de type I ou de type II sont imprimées vers une tension positive [11]. La raison du P symétrique -V les boucles de la figure 2f peuvent être attribuées aux électrodes asymétriques conçues (ici Au/Pt). Le travail de sortie de l'électrode Au est de 5,1 eV, ce qui est légèrement inférieur à celui du Pt (5,65 eV) [24]. Il induira un champ électrique intégré (E _b ) avec la direction pointant de l'électrode supérieure vers l'électrode inférieure, illustrée dans l'encart de la Fig. 2e. Le champ de dépolarisation (E _d ) induite par les couches passives interfaciales a la direction opposée à E _b . Le E _d peut inverser la polarisation en très peu de temps après la fin de l'impulsion de commutation dans le type II pour les électrodes symétriques (Pt/Pt) [11]. Dans notre expérience, le E _b peut filtrer partiellement le E _d et accumulent des charges injectées en compensation d'un champ d'empreinte interne, [16] qui peut ralentir le temps de rétro-commutation. Par conséquent, le domaine commuté peut maintenir et le courant transitoire de rétrocommutation sera capturé par une impulsion de type II. Cependant, l'intervalle de temps des deux impulsions de polarités opposées en mode de type I est trop long. Après la première impulsion, les charges injectées piégées par E _b sera progressivement chassé du film par E _d avant l'arrivée de la deuxième impulsion dans le type I [11]. Afin de prouver l'attribution du champ électrique incorporé à la symétrisation des boucles, Pt/LiNbO₃ Un échantillon de structure symétrique /Pt a été préparé et les boucles imprimées le long de l'axe de tension positive ont été transférées directement à partir des transitoires de courant de commutation de domaine correspondants dans le fichier supplémentaire 1 : Figure S1a à impulsion positive avec des tensions/largeurs de 30 à 40  V/500  ns, illustrée dans le fichier supplémentaire 1 :Figure S1b.

Les figures 3a et b montrent le courant de commutation de domaine (I _sw ) transitoires en fonction du temps (t ) de LN et Al₂ O₃ (6 nm)/Échantillons LN sous différentes tensions appliquées (V ) en mode de type I. Après le plateau de commutation de domaine, le courant de commutation I _sw se désintègre et est donné par :[13]

où t ₀ , t _sw , R _L , et C _je sont respectivement l'heure de début de la commutation de domaine, l'heure d'achèvement de la commutation de domaine, la résistance totale de toutes les résistances en série du circuit et la capacité non ferroélectrique interfaciale. Ceci décrit l'effet de piégeage de charge qui peut être modélisé comme une couche passive interfaciale en série avec une couche ferroélectrique idéale. Je _sw ⁰ est défini comme courant de commutation et est donné par :

un , b Je _sw -t dépendances en type I sous différents V appliqué à l'Al₂ O₃ /LN bicouche avec l'Al₂ O₃ épaisseur d = 0 et 6 nm, respectivement, ajustés par une série de lignes pointillées parallèles à l'Eq. (1). c Les plateaux de courant de commutation de domaine en fonction de la tension appliquée avec différents Al₂ O₃ épaisseurs de couche, où les lignes pleines montrent le meilleur ajustement des données à l'Eq. (2). d L'Al₂ O₃ -épaisseur-couche d dépendance de la tension coercitive (V _c ) extrait de c . e , f La capacité interfaciale extraite C _je et résistance de contact R _C en fonction de l'Al₂ O₃ épaisseur de couche d

Lors de la commutation de domaine, la tension appliquée sur la couche ferroélectrique est fixée à la tension coercitive V _fc , et la surtension (V -V _fc ) est appliqué à R _L . R _L inclus également la résistance parasite du circuit (R _P ) et résistance de contact (R _C ) entre le film et les électrodes; par conséquent, R _L = R _O + R _W + R _P + R _C . La partie décroissante des transitoires de courant de commutation en fonction du temps peut être ajustée par l'équation. (1). La constante de temps R _L C _je peut être estimée à partir de la pente des droites ajustées. La figure 3c montre I _sw ⁰ -V parcelles avec différents Al₂ O₃ épaisseurs. R _L et V _C ont été estimées à partir des pentes et du X -interception de l'axe des lignes ajustées linéaires. On peut voir que le V _C augmente linéairement avec l'augmentation de l'Al₂ O₃ épaisseur d , comme le montre la figure 3d. Ici, le C _je les valeurs ont été estimées comme les limites d'erreur à chaque V dans la figure 3e [13]. Les résultats montrent que C _je valeur presque maintenue constante (1,4 ± 0,2) nF avec l'augmentation de Al₂ O₃ épaisseur de couche de 0 à 6 nm.

Pour calculer R _C , les électrodes supérieure et inférieure sont court-circuitées, ce qui permet d'obtenir le R _P (~ 2 Ω) avec différentes tensions appliquées, représentées comme l'étalonnage du circuit par les symboles ouverts sur la Fig. 3c. Par conséquent, le R _C correspondant à d est calculé et le résultat est montré dans la Fig. 3f. R _C augmente linéairement de 3 ± 2,5 Ω à d = 0 à 55 ± 10 Ω à d = 6 nm. Le presque d -grand C indépendant _je les valeurs suggèrent que l'Al₂ O₃ couche fonctionne comme une résistance en série pendant la commutation de domaine. Cela signifie que l'Al₂ O₃ le commutateur de tunnel a été activé pendant la commutation FE.

Afin d'obtenir la capacité totale du bicouche pendant la non-commutation FE, la commutation (P _sw ) et sans commutation (P _nsw ) polarisations vesus V avec d augmenté de 0 à 6 nm sous des impulsions en mode de type I sont mesurés et le résultat est montré sur la Fig. 4a. Le choix de l'impulsion de type I a pour but d'obtenir la courbe de P _nsw -V lorsque la direction de la tension appliquée est cohérente avec l'orientation de polarisation, à partir de laquelle la capacité totale (C _tot ) de la bicouche peut être calculé à partir de la relation, C _tot = S ·dP _nsw /dV , où S est la surface de l'électrode. Il peut totalement exclure les effets de charge par commutation FE dans le mode d'impulsion de type I, mais l'utilisation du mode de type II ne peut pas atteindre cet effet avec la polarisation de commutation négative, qui peut inverser la polarisation impliquée avec l'injection de charges. La différence entre P _sw et P _nsw est 2Pr, comme le montre la figure 4a. Il a un petit changement avec d de 0 à 6 nm, alors que le P _nsw (symboles ouverts) les signaux sont trop faibles pour être surveillés par un oscilloscope. Pour prouver l'Al₂ O₃ couche de commutation tunnel fonctionnant comme un condensateur diélectrique, le C direct _tot des mesures à l'aide d'un analyseur d'impédance basse fréquence à 100 kHz sans polarisation continue supplémentaire ont été effectuées et leurs résultats sont présentés sur la figure 4b, qui peut être ajustée par l'équation. (3) :

$$ \frac{1}{C_{\mathrm{tot}}}=\frac{1}{C_{\mathrm{f}}}+\frac{d}{\varepsilon_0{\varepsilon}_{\mathrm {Al}}S} $$ (3)

où ε _Al est la constante diélectrique de l'Al₂ O₃ couche et ε ₀ est la permittivité du vide de l'espace libre. C _f et S représentent respectivement la capacité de la couche ferroélectrique et la surface de l'électrode. La figure 4b montre le 1/C linéaire _tot contre d graphique, ce qui suggère que l'Al₂ O₃ La couche devient un film diélectrique hautement isolant en situation de non-commutation ou de post-commutation. On peut en déduire que C _f ≈ 14 pF et ε _Al ≈ 7,9 de l'éq. (3). Par conséquent, le mince Al₂ interposé O₃ couche est prouvée comme un condensateur diélectrique. Pendant la non-commutation FE ainsi qu'après la commutation FE, l'Al₂ O₃ le commutateur de tunnel se ferme comme un isolant.

un La commutation (P _sw ) et sans commutation (P _nsw ) polarisations versus V avec d augmenté de 0 à 6 nm sous des impulsions en mode de type I. b L'Al₂ O₃ -épaisseur-couche d dépendance de 1/C _tot mesuré par un analyseur d'impédance à 100 kHz

Les figures 5 montrent des diagrammes schématiques de l'Al₂ O₃ Structure bicouche /LN commutée en mode de type I ou de type II. La figure 5a esquisse le circuit marche-arrêt équivalent des résistances et des condensateurs en série pour l'Al₂ O₃ commutateur de tunnel. Dans l'état initial, comme le montre la figure 5b, l'orientation de polarisation préférée est l'état de polarisation vers le haut pointant vers l'électrode supérieure. Le champ électrique intégré induit par les électrodes asymétriques se dirige de l'électrode Au vers l'électrode Pt. Lors de l'application de la tension de polarisation, la commutation FE se produit. On comprend que la tension est appliquée inversement proportionnelle à la capacité du circuit. Dans Al₂ O₃ Structure bicouche /LN, lors de la commutation FE, la couche LN a une grande capacité. Par conséquent, la plupart de la tension externe appliquée s'applique sur l'Al₂ O₃ couche. Al ultrafin₂ O₃ couche est injectée par une charge d'électrode. Il s'allume en résistance lorsque la tension appliquée dépasse le Al₂ O₃ seuil de tunnellisation, comme illustré à la Fig. 5c. Après l'achèvement de la commutation FE ou dans le cas d'une situation sans commutation, la capacité de la couche LN est très faible et la tension appliquée sur Al₂ O₃ diminue en dessous de la tension de seuil d'effet tunnel. A ce moment, l'Al₂ O₃ couche joue comme un isolant et s'éteint, comme le montre la figure 5d.

Schémas de principe de l'Al₂ O₃ Structure bicouche /LN commutée en type I ou en type II. un Le croquis du circuit marche-arrêt équivalent des résistances et des condensateurs en série pour l'Al₂ O₃ commutateur de tunnel. b Orientation de polarisation préférée initiale et champ électrique intégré ; c L'Al₂ O₃ activation du commutateur de tunnel et commutation de domaine ; d L'Al₂ O₃ coupure de l'interrupteur du tunnel et maintien de la polarisation

La figure 6 montre les dépendances du nombre de cycles des polarisations commutées dans Al₂ O₃ Structure bicouche /LN d'épaisseur Al₂ O₃ allant de 0 à 6 nm en mode de type I. La largeur des impulsions est de 1000 µs avec une périodicité de 0,5 µs. On peut clairement voir que l'endurance à la fatigue de l'Al₂ O₃ La structure bicouche /LN s'améliore progressivement avec l'augmentation de l'Al₂ O₃ épaisseur avec plus de 10 ⁴ cycles de stress pulsé. La propriété de fatigue en mode de type II est similaire au résultat en mode de type I, qui a été montré dans le fichier supplémentaire 1 : Figure S2 d'informations complémentaires. Malheureusement, la panne électrique se produirait facilement en mode de type II après une longue période de tension continue appliquée avec près de 10 ⁴ cycles de stress pulsé. Les données peuvent être ajustées à l'aide du modèle pour la coexistence de l'épinglage et de l'épinglage de paroi de domaine au sein de chaque cycle, comme le montrent les lignes pleines de la figure 6, où la physique de la fatigue a été attribuée à l'injection de charge par électrode [13]. Lorsque l'Al₂ O₃ couche insérée entre l'électrode Au et la couche LN, elle peut bloquer le chemin de charge d'injection par électrode et améliorer l'endurance à la fatigue. Cependant, dans la structure bicouche, certains problèmes doivent être examinés plus avant. Par exemple, en augmentant les épaisseurs de Al₂ O₃ de 0 à 6 nm, la tension coercitive est passée de près de 25 à 34 V, ce qui peut être réduit en améliorant la qualité de l'Al₂ O₃ couche. En fait, quelques couches atomiques d'Al₂ O₃ avec une qualité élevée ou moins de défauts peuvent bloquer efficacement les charges injectées par les électrodes, ce qui est confirmé par ailleurs en optimisant les conditions de traitement du dépôt de couche atomique (telles que la température et le temps) [25].

Dépendances en nombre de cycles des polarisations commutées dans Al₂ O₃ Structure bicouche /LN d'épaisseur Al₂ O₃ allant de 0 à 6 nm sous plus de 10 ⁴ cycles de stress pulsé. La largeur des impulsions est de 1000 ns dans la périodicité de 0,5 s

Récemment, des mémoires ferroélectriques à paroi de domaine basées sur les parois de domaine chargées conductrices effaçables et la lecture électrique non destructive des états de polarisation ont été proposées dans nos travaux de recherche suivants [26, 27]. Une grande conductivité des parois de domaine chargées dans les monocristaux de niobate de lithium est obtenue après commutation de domaine [28, 29]. Par conséquent, les films minces monocristallins de niobate de lithium plus minces sur des substrats de silicium sont les matériaux prometteurs pour les mémoires ferroélectriques intégrées à paroi de domaine et ses propriétés de rétention et d'endurance à la fatigue peuvent être améliorées par la conception d'Al₂ O₃ /Bicouche de niobate de lithium.

Conclusions

Deux cent nanomètres LiNbO₃ des films monocristallins avec un dopage de 5 % au Mg ont été préparés par découpage ionique de couches de surface à partir de monocristaux de LN en vrac, puis de l'Al₂ ultramince O₃ des films avec des épaisseurs allant de 2 à 6  nm en tant que couches de commutation tunnel ont été déposés sur un film LN dopé à 5% Mg pour former des structures bicouches par dépôt de couche atomique. Le P-V symétrisé des boucles d'hystérésis le long de l'axe de tension sont observées sous des tensions d'impulsion appliquées en mode de type II, ce qui peut être attribué au champ électrique intégré induit par des électrodes asymétriques en Au/LiNbO₃ /Pt et compensation du champ d'empreinte interne. Le courant de commutation de domaine (I _sw ) transitoires et ses P-V transférés les boucles d'hystérésis révèlent que l'Al₂ ultrafin O₃ couche joue comme un commutateur de tunnel d'idées. Il s'allume pendant la commutation FE, mais se ferme pendant la non-commutation ou après la commutation FE, minimisant ainsi les interférences négatives avec la commutation FE. De plus, l'endurance à la fatigue du condensateur FE est améliorée progressivement avec l'augmentation des épaisseurs de couche de commutation tunnel de 2 à 6  nm. L'Al₂ O₃ La structure bicouche /LN ouvre la voie à la conception de dispositifs ferroélectriques robustes pour atténuer le problème de fatigue par injection de charge par électrode.

Abréviations

ALD :

Dépôt de couche atomique

CMOS :

Semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire

FE :

Ferroélectrique

LN :

Niobate de lithium

SEM :

Microscopie électronique à balayage

XRD :

Diffraction des rayons X