學位論文
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Item 鐵酸鉍薄膜摻雜鈮之金屬/鐵電層/絕緣層/矽記憶體電容結構的特性研究(2011) 賴景承此實驗為金屬層-鐵電層-絕緣層-矽基底(MFIS)之電容器結構的研究，在鐵電層以鐵酸鉍(BiFeO3)摻雜鈮(Nb)來提高鐵電記憶體結構的性能並減少漏流產生，用(HfO2)作為絕緣層來抑制鐵電層與矽基底兩層之間的相互擴散、反應。 在此研究中，控制鈮的摻雜濃度，氬氧氣比例，RTA溫度，HfO2厚度，製備出鐵電電容器，再應用原子力顯微鏡(AFM)與X光繞射儀(XRD)來分析薄膜的表面形貌與晶相，另外應用C-V與I-V儀器來分析MFIS電容器結構的電器特性。從AFM與XRD圖片分析出得知，當退火溫度越高時薄膜的結晶訊號越明顯，當Nb和O2摻入BFO薄膜中經由C-V與I-V儀器的量測，發現Nb原子取代Fe位置和薄膜的氧空缺減少情形，使得鐵電記憶體的性能有顯著的改善。另外非晶態HfO2絕緣層的厚度增加其記憶視窗寬也增加但因為電荷注入現象產生使得記憶視窗寬隨之減少。但絕緣層的厚度太厚造成更大的壓降在絕緣層上使得記憶視窗寬減少。實驗結果顯示當掃描電壓為±8 V，最大的記憶視窗寬可達2.98 V，其製程參數是DC Power:Nb(15 W)，氬氧氣比例為10，絕緣層厚度為40 nm，退火溫度600 ℃。而此MFIS電容器結構之製程參數，擁有良好的鐵電記憶特性，因此可應用在非揮發性鐵電記憶體上。 關鍵字: BiFeO3，鐵電層，HfO2，金屬層-鐵電層-絕緣層-矽基底。