學位論文
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Item 鐵電電容式記憶體增強開關比之技術(2024) 陳家弘; Chen, Jia-Hong鐵電記憶體（Ferroelectric Memory）是一種基於鐵電材料特性的非揮發性記憶體技術。鐵電材料具有自發極化的特性，即在沒有外加電場的情況下，材料內部會形成電偶極，並且這種極化可以被外加電場反轉，當施加一個電場時，鐵電材料內部的電偶極會隨電場方向翻轉，形成兩種穩定狀態，分別代表二進制的「1」和「0」，這種特性使得鐵電材料成為儲存訊號的理想材料。而鐵電電容式記憶體（Ferroelectric Capacitive Memory，FCM）包含在其中。此次研究首次展示具有SOI（Silicon-On-Insulator）基板和雙層HfZrO2（Double HZO，DHZO）的鐵電電容式記憶體其電容的開關比（Capacitive on/off Ratio，CHCS/CLCS）超過500倍。這一比率是FCM中的關鍵參數，表示記憶體可靠的儲存和檢索數據的能力。由於SOI在垂直方向上的空間限制，使得調控的空乏區域能夠在橫向方向上擴張以減少CLCS；此外，由於DHZO中高正交相（orthorhombic phase，o-phase）的比例，進一步增強CHCS，實現基於低電壓的飽和電容。對於DHZO-SOI FCM，實驗展示卓越的非破壞性讀取操作（Nondestructive Read Operation，NDRO），元件和讀取方案的操作週期均大於109次，並且在多階操作的4種狀態相比單層HfZrO2（Single HZO，SHZO）-SOI顯示錯誤率（Error Rates，ER）的改善。此技術包括DHZO和SOI的FCM是一個有前途的概念，具有潛在的非揮發性記憶體（Non-Volatile Memory，NVM）應用。