Природа ловушек в флеш памяти на основе high-k диэлектриков / Гриценко В.А.

Энергонезависимая флеш память сохраняет информацию в течении 10 лет при 85 оС и широкоиспользуется в системах хранения информации, наряду, с жесткими дисками, и в портативныхпереносных устройствах: мобильные телефоны, фотовидеокамеры, планшеты, ноутбуки,биометрические паспорта, банковские карты и др.В течении двух десятилетий доминировала флеш память с плавающим затвором, на сменукоторой пришла TaN-Al2O3- Si3N4-SiO2-Si, TANOS память на основе локализации электронов и дырокна ловушках в нитриде кремния. Несмотря на то, что память на нитриде кремния была открыта в 1967году, природа ловушек, ответственных за локализацию электронов и дырок в Si3N4, окончательно,была установлена только в 2016 году [1]. В качестве ловушек в Si3N4 выступают кремнийкремниевые Si-Si связи, или кремниевые нанокластеры. Si-Si связи являются амфотернымиловушками, ответственны за локализацию электронов и дырок. Ионизация ловушек в Si3N4осуществляется многофононным механизмом. Термическая и оптическая энергии ловушек в Si3N4лежат в диапазоне Wt=1.5±0.1 eV, Wopt=3.0±0.1 eV. В качестве блокирующего слоя в TANOSиспользуется оксид алюминия, Al2O3. Термическая и оптическая энергииловушки, ответственных запроводимость Al2O3 равны Wt=1.5 eV, Wopt=3.0 eV соответственно [2].В настоящее время интенсивно изучается и разрабатывается резистивная память (ResistiveRandom Access Memory, ReRAM) на основе нестехиометрических диэлектриков SiOx, SiNx, TaOx,HfOx, TiOx, ZrOx, AlOx [3]. В качестве ловушек в этих материалах, за исключением SiNx выступаютвакансии кислорода. Энергии ловушек составляют в SiOx Wt=1.5 eV, Wopt=3.0 eV [4], TaOx Wt=0.85 eV,Wopt=1.7 eV [5,6], HfOx, ZrOx Wt=1.25 eV, Wopt=2.5 eV [7]. В TiOx энергии ловушек не определены.Перенос заряда в TaOx, HfOx, ZrOx лимитируется фонон-облегченным туннелированием междуловушками [8].В 2011г обнаружен эффект сегнетоэлектрической памяти в тонких пленкахнецентросимметричной фазы оксида гафния HfO2. Это привело к разработкам сегнетоэлектрическойпамяти на оксидах гафния. Мы изучали природу ловушек, ответственных за проводимостьсегнетоэлектрической фазы Hf0.5Zr0.5O2. в качестве ловушек в этом материале выступаем вакансиякислорода, ловушка имеет следующие параметры: Wt=1.25 eV, Wopt=2.5 eV [8,9].