Formation of Ferroelectricity in Hafnium Oxide Based Thin Films (eBook)
192 Seiten
Books on Demand (Verlag)
978-3-7448-4166-5 (ISBN)
Tony Schenk received his B.Eng. degree in Microtechnology (dual) and M.Eng. degree in Nano- and Surface Technology from the Westsaxon University of Applied Sciences Zwickau in 2011 and 2012, respectively. He joined NaMLab in 2012 to work on hafnia/zirconia based ferroelectrics. Within the frame of these activities, he authored and co-authored more than 20 peer-reviewed articles and received his doctoral degree from TU Dresden in 2016.
Title Page 3
Copyright 4
Abstract 5
Autorenreferat 5
Acknowledgements 6
Table of Contents 9
1 Motivation 11
2 Fundamentals of Ferroelectricity and Ferroelectric Memories 13
2.1 Ferroelectricity from the Electrical and Structural Point of View 13
2.2 Phenomenological Theory of Ferroelectricity and Phase Transitions 17
2.3 Preisach Model of Ferroelectric Hystereses 21
2.4 Assessment of Non-ideal Ferroelectric Hystereses 22
2.5 Non-volatile Random Access Memory and Ferroelectric Memory 32
2.6 Hafnium Oxide for Ferroelectric Memories 38
3 Sample Preparation and Characterization Methods 41
3.1 Fabrication of Metal-Insulator-Metal Capacitors 41
3.2 Basic Methods 43
3.3 Scanning Probe Microscopy 46
3.4 Transmission Electron Microscopy 52
3.5 Impedance Spectroscopy 56
3.6 First-Order Reversal Curves (FORC) 60
3.7 Harmonic Analysis 62
4 Stabilization of the Ferroelectric Phase in Hafnium Oxide 65
4.1 Previous Work and Simulation Results 65
4.2 Proof of the Ferroelectric Phase 72
4.3 Impact of Smaller and Larger Dopants 75
4.4 Influence of Film Thickness and Annealing Conditions 86
4.5 Electrode Effects 89
4.6 Texture of the Ferroelectric Thin Films 92
4.7 HfO(sub[2])—An Incipient Ferroelectric? 97
4.8 Summary 99
5 Electric Field Cycling Behavior of Ferroelectric Capacitors 101
5.1 Wake-up Effect 102
5.2 Polarization Fatigue 106
5.3 Split-up and Merging of Switching Peaks in Transient Currents 109
5.4 Discussion of Activation Energies 114
5.5 PFM to Study Switching on Nanoscale 119
5.6 Structural Evolution During Field Cycling 127
5.7 Routes to Improve the Field Cycling Behavior 137
5.8 Summary 138
6 Summary and Conclusion 140
Bibliography 142
A Appendix: Dopant Overview from J. Müller’s Dissertation 167
Figures 171
Tables 181
Abbreviations 182
Symbols 184
Curriculum Vitae 189
List of Scientific Publications 191
Erscheint lt. Verlag | 10.4.2017 |
---|---|
Sprache | englisch |
Themenwelt | Technik |
ISBN-10 | 3-7448-4166-9 / 3744841669 |
ISBN-13 | 978-3-7448-4166-5 / 9783744841665 |
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Größe: 11,6 MB
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