Berlin 2005 – wissenschaftliches Programm

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DF: Dielektrische Festkörper

DF 5: Dielektrische und ferroelektrische dünne Schichten und Nanostrukturen I

DF 5.5: Vortrag

Montag, 7. März 2005, 11:40–12:00, TU TC6

Leckströme in ferroelektrischen dünnen Filmen — •Herbert Schroeder — IFF (IEM) und cni, FZ Jülich, 52425 Jülich

Ferroelektrische dünne Filme sind die wichtigsten Bestandteile für neuartige nicht-flüchtige, hochintegrierbare Speicherelemente wie z.B. FeRAM (ferro-electric random access memory), FeFET (ferroelektrischer Feldeffekttransistor) und ReRAM (Resistive RAM). Für die ersten beiden Bauelemente sollte der Leckstrom bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten, für das ReRAM-Bauelement ist ein polarisationsabhängiger Leckstrom essentiell, der ein Schalten zwischen verschiedenen Strom-Spannungs-Kennlinien ermöglicht. Ein kürzlich für die Beschreibung von Leckströmen durch MIM-Dünnfilm-Kondensatoren entwickeltes Modell ist auf ferroelektrische dünne Filme zwischen Elektroden übertragen worden. Das Modell kombiniert die Injektion von elektronischen Ladungsträgern durch thermionische Emission an den Elektroden mit der Bandleitung der Ladungsträger im ferroelektrischen Film. Ergebnisse der numerische Simulationen des Leckstroms für dieses Modells werden präsentiert. Neben der Variation von extrinsischen Parametern wie angelegte Spannung, Temperatur, Filmdicke, etc. wurden vor allem die experimentell nur schwierig zu kontrollierenden Eigenschaften der Interface (Barrierenhöhe, Interfaceschichten mit reduzierter Polarisierbarkeit, d.h. dead layer, verschiedene Defektkonzentrationen und -energien) systematisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen generell einen von der ferroelektrischen Polarisation abhängigen Leckstrom und unter bestimmten Bedingungen das für ein ReRAM nutzbare Schalten.