Servicenavigation

Detailseite

Zurück

Projekt Druckansicht

Ferroelektrisches Hafniumoxid mit erhöhter Zuverlässigkeit

Fachliche Zuordnung Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung Förderung von 2020 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430054035
 
Erstellungsjahr 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Zuverlässigkeit der Bauelemente ist ein kritisches Kriterium, ob die neue Klasse der Fluorit-Ferroelektrika in kommerziellen nichtflüchtigen Speichern eingesetzt werden kann oder nicht. Durch die hohe Bedeutung der Zuverlässigkeit für ferroelektrischer Bauelemente wurde im Rahmen des HOMER-Projekts eine breite Palette von Zuverlässigkeitskriterien untersucht, die entweder den Fluorit-Ferroelektrika eigen sind oder das Ergebnis von Materialund physikalischen Wechselwirkungen sind, die sich aus der Bauelementestruktur ergeben. Obwohl in den letzten Jahren allgemein gezeigt wurde, dass die Dotierung und die Verarbeitungsbedingungen die ferroelektrischen Eigenschaften von HfO2-basierten Dünnschichten beeinflussen, ergaben die Untersuchungen im Rahmen des HOMER-Projekts völlig neue Erkenntnisse, die sich von früheren Studien abheben. So zeigte sich beispielsweise bei der Einbringung unterschiedlicher Mengen von Si-Dotierstoffen in ZrO2, dass mehr Si zu einer größeren Zugbelastung in der Ebene führte, was ein antiferroelektrisches Verhalten zur Folge hatte. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Veränderung der Ozondosis während der Atomlagenabscheidung auch in direkter Korrelation mit der Veränderung der Schichtdehnung steht, die während des Schichtwachstums hervorgerufen wird. Der Einfluss der Schichtdehnung wurde in ZrO2-Schichten über einen weiten Dickenbereich (4 - 390 nm) untersucht, wobei sich herausstellte, dass der wichtigste Indikator für das ferroelektrische Verhalten die innere Schichtdehnung ist, unabhängig von der Dicke. Diese Ergebnisse bieten einen Weg zur Optimierung der Ferroelektrizität in Fluoriten, indem sie zeigen, dass die Anpassung der Schichtdehnungen in der Ebene (z.B. durch Änderung der Prozessierung) und die Minimierung der Grenzflächenschichten zu verbesserten ferroelektrischen Eigenschaften und Zykleverhalten unter elektrischen Feld führen können. Die beiden letzten Zuverlässigkeitskriterien, die im Rahmen des HOMER-Projekts untersucht wurden, waren der Einfluss von Grenzflächenschichten und die Auswirkungen der Elektrodenmaterialien. Im Rahmen des Projekts wurde gezeigt, wie die Betriebsbedingungen so optimiert werden können, dass bei Vorhandensein von Grenzflächenschichten mehr ferroelektrische Polarisation erhalten bleibt. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass eine bessere Datenerhaltung und Lese-/Schreibzyklen stark mit der chemischen Reaktivität und dem Sauerstoffabsorptionspotenzial der Elektrodenmaterialien in Bezug auf die HfO2- oder ZrO2-Schicht korreliert sind. Obwohl die Zusammenarbeit zwischen den deutschen und russischen Teams nach dem Einmarsch in die Ukraine abgebrochen wurde, leistete das HOMER-Projekt einen wichtigen Beitrag zum aktuellen Wissensstand über die Zuverlässigkeit ferroelektrischer Fluorit Kristalle.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

Zusatzinformationen

© 2026 DFG Kontakt / Impressum / Datenschutz

Textvergrößerung und Kontrastanpassung