面向非易失存储的四方相铁酸铋与硅外延集成

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61474105
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    89.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0401.半导体材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Owing to its high speed, low power consumption, and excellent integration with silicon processing technologies, ferroelectric field-effect transistor (FeFET) based on the metal-ferroelectric-insulator-semiconductor stacks is one of most promising new-generation non-volatile memories. However, the ferroelectric layer in a typical FeFET has a thickness as high as several hundred nanometers, making it impossible for FeFET to be scalable down to the nanoscale. The rather low storage density is one of bottlenecks for the application of FeFET. Here we focus on this issue and try to find out ways to epitaxially integrate tetragonal BiFeO3 with silicon, by using a Bi2SiO5 buffer layer. Tetragonal BiFeO3 has the merits of low dielectric constant and high coercive field - the low dielectric constant insures a considerably large voltage drop across the ferroelectric layer, while the high coercive field favors a sufficient memory window, when reducing the ferroelectric thickness. Moreover, the interfacial chemical stability and the low lattice misfit of Bi2SiO5/silicon, as well as tetragonal BiFeO3/Bi2SiO5, make it feasible to obtain high-quality epitaxial films and thereby to reduce the leakage current. This project enables us to disclose the dynamic growth process of tetragonal BiFeO3 epilayer, to make clear the polarization symmetry, and to elucidate the tetragonal-to-rhombohedral structural relaxation process. It also gives us the chances to reduce the leakage current and enhance the storage density, and therefore offers a possibility to commercialize FeFET.
基于金属-铁电体-绝缘体-半导体结构的铁电场效应晶体管兼具高速、低能耗、与硅基工艺可完美集成的优点,有望应用于下一代非易失存储器。但铁电场效应晶体管中铁电层厚度通常高达数百纳米,使其很难等比缩小到纳米尺度。较低的存储密度成为制约铁电场效应晶体管发展的瓶颈之一。为解决这一问题,本项目拟借助Bi2SiO5(硅酸铋)缓冲层,实现四方相铁酸铋与硅的外延集成。四方相铁酸铋具有介电常数小、矫顽场大的优势。小的介电常数可确保在降低铁电层厚度的同时使其两端具有足够的分压,而大矫顽场则有利于保证器件的存储窗口。硅酸铋与硅及四方相铁酸铋间界面稳定性好、晶格失配度小,有助于获得高质量的外延薄膜并降低漏电。通过项目实施,期望揭示硅基四方相铁酸铋的外延生长动力学过程,澄清其极化对称性,阐明四方相到三方相的结构弛豫规律;同时探寻降低漏电、提高存储单元性能的可行途径,为高存储密度铁电场效应晶体管的实用化奠定坚实基础。

结项摘要

基于金属-铁电体-绝缘体-半导体结构(MFIS)的铁电场效应晶体管(FeFET)兼具高速、低能耗、与硅基工艺可完美集成的优点,有望应用于下一代非易失存储器。然而,铁电场效应晶体管中铁电层厚度通常高达数百纳米,使其很难等比缩小到纳米尺度。较低的存储密度成为制约铁电场效应晶体管发展的瓶颈之一。我们的研究显示,通过将具有小介电常数、大矫顽场的亚稳四方相BiFeO3与Si外延集成,可完美解决上述问题。要实现四方相 BiFeO3与 Si的外延集成,需要解决对称性失配、晶格失配及化学失配的难题。具有正交结构的 Bi2SiO5,在[100]取向时与 Si 和 BiFeO3的晶格失配度均很小,同时作为硅氧化物和铋氧化物又可解决化学失配的难题。以 Bi2SiO5作为缓冲层,我们成功实现了亚稳四方相 BiFeO3在 Si(001)衬底上的外延生长。我们发现,与常见的 MC极化对称性不同,BiFeO3表现出正四方对称性。在此基础上,我们制备了基于Au/四方 BiFeO3/Bi2SiO5/Si结构的MFIS 器件,存储窗口高达 6.5V,远大于此前文献报道的同等铁电层厚度情况下的数值。通过外推得到的四方 BiFeO3矫顽场为 240kV/cm,介电常数仅为16。我们的工作为高集成度、低能耗的FeFET研究开拓了可行的路径。而且,我们还研究了BiFeO3外延薄膜结构随应力及厚度的演变规律,阐明了BiFeO3外延薄膜在应力作用下的不同于传统认识的相变路径,丰富了对BiFeO3相图的认识。此外,我们还实现了四方相BiFeO3与ZnO的外延集成,为未来研制全氧化物FeFET奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Enhanced piezoelectric response of the two-tetragonal-phase-coexisted BiFeO3 epitaxial film
二四方相共存BiFeO3外延薄膜的增强压电响应
  • DOI:
    10.1016/j.ssc.2017.01.007
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Solid State Communications
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Zhao Yajuan;Yin Zhigang;Fu Zhen;Zhang Xingwang;Zhu Jingbin;Wu Jinliang;You Jingbi
  • 通讯作者:
    You Jingbi
Synthesis of atomic layers of hybridized h-BNC by depositing h-BN on graphene via ion beam sputtering
通过离子束溅射在石墨烯上沉积 h-BN 合成杂化 h-BNC 的原子层
  • DOI:
    10.1063/1.4966554
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Meng J. H.;Zhang X. W.;Liu H.;Yin Z. G.;Wang D. G.;Wang Y.;You J. B.;Wu J. L.
  • 通讯作者:
    Wu J. L.
Reversible transition between coherently strained BiFeO3 and the metastable pseudotetragonal phase on (LaAlO3)(0.3)(Sr2AlTaO6)(0.7) (001)
(LaAlO3)(0.3)(Sr2AlTaO6)(0.7) (001) 上相干应变 BiFeO3 和亚稳态赝四方相之间的可逆转变
  • DOI:
    10.1063/1.4975342
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Fu Z;Yin Z G;Zhang X W;Chen N F;Zhao Y J;Bai Y M;Zhao D Y;Zhang H F;Yuan Y D;Chen Y N;Wu J L;You J B
  • 通讯作者:
    You J B
Epitaxial integration of tetragonal BiFeO3 with silicon for nonvolatile memory applications
用于非易失性存储器应用的四方 BiFeO3 与硅的外延集成
  • DOI:
    10.1016/j.jcrysgro.2016.11.081
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    Journal of Crystal Growth
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Zhu Jingbin;Yin Zhigang;Fu Zhen;Zhao Yajuan;Zhang Xingwang;Liu Xin;You Jingbi;Li Xingxing;Meng Junhua;Liu Heng;Wu Jinliang
  • 通讯作者:
    Wu Jinliang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

金属表面等离激元增强聚合物太阳电池
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    微纳电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋维;高红丽;白一鸣;张秀兰;尹志岗;孟军华
  • 通讯作者:
    孟军华
Ⅲ-Ⅴ族半导体微重力生长研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国科学:物理学 力学 天文学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹志岗;张兴旺;吴金良
  • 通讯作者:
    吴金良

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

尹志岗的其他基金

高速高耐久性硅基电解质栅控晶体管及其非易失存储研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高速高耐久性硅基电解质栅控晶体管及其非易失存储研究
  • 批准号:
    62274162
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
自支撑氧化铪基铁电单晶薄膜与硅集成及其非易失存储研究
  • 批准号:
    62074145
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
铁电栅极调控ZnMgO/ZnO界面二维电子气及其非易失存储应用研究
  • 批准号:
    61874112
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    66.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
表面等离激元增强应变BiFeO3外延薄膜异常光伏效应研究
  • 批准号:
    11274303
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    93.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
InSb-Au复合结构磁场传感器的偏置磁场调控特性
  • 批准号:
    60806044
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码