AFMマテリアルズジャーナルクラブ

高密度強誘電体メモリ装置における導電性ドメイン壁のPFM/CAFM研究

Jun Jiang, Zi Long Bai, Zhi Hui Chen, ロン・ヘ,デビッド・ウェイ・ザン,清華張,ジン・アン・シー,ミン・ヒョク・パーク,ジェームズ・F・スコット,チョル・ソン・ファン,アン・クアン・ジアン

ネイチャーマテリアルズ, 2018, 17, pp 59-56

強誘電体の記憶は、外部に適用された電界によって偏光状態を変化させるため、不揮発性論理情報を格納します。強誘電体は、理論的なns-to-ps速度、無制限のサイクル耐久性、低エネルギー消費、高密度ストレージにより有望です。しかし、CMOS技術に匹敵する今日の強誘電体メモリは、破壊的な読み出しプロセス、>250 nmのセルサイズ、低速、信頼性の欠如に苦しんでいます。研究チームは、エピタキシャルBiFeO₃薄膜から製造された高速で信頼性の高いスケーラブルな強誘電メモリデバイスを実証した。この研究で述べられている偏光の非破壊的読み出しは、伝導性の高いドメイン壁の一時的な形成に基づいている。導電率は、ドメインの強制フィールドよりも大きい短時間読み取りフィールドを適用する場合にのみ現れました。この一時的な効果は、モバイル欠陥の蓄積を排除し、デバイスの信頼性を向上させます。デバイスの特徴的な長さと幅は、50〜60nm程度の小さく作られ、高速性と拡張性の両方が保証されました。PeakForceタッピングモードは、強誘電体表面の詳細を特徴付けるために使用されました。高解像度のPeakForceタッピングは、導電性AFMが外部電界のアプリケーションと脱アプリケーションの下で導電性の変化を確認しながら、ドメインダイナミクスを視覚化しました。この研究は、強誘電体の記憶の分野で重要な進歩を遂げています。