2017 Fiscal Year Annual Research Report
Research and development of ultralow power circuit built by steep subthreshold slope FET and embedded FeRAM based on ferroelectric HfO2 thin film
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16K18085
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小林 正治 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (40740147)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 低消費電力 / 強誘電体 / 不揮発性メモリ / 負性容量 / 酸化ハフニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 強誘電体HfO2の過渡特性のマルチドメインモデルによる再現：2016年度に実験的に得られた強誘電体HfO2の過渡特性および負性容量の測定結果を再現するためのマルチドメインモデルを構築、高い再現性を実証した。このモデルはLandau-Khalatnikov方程式にドメイン間の相互作用を導入することでシングルドメインでは再現できない詳細な特性の再現に成功した。国際会議１件発表済み、国際論文１件掲載済み。
(2) 強誘電体の分極反転によるMOSFETのサブスレショルド特性への影響の実験的検証：金属/強誘電体/金属/絶縁膜/半導体の構造をもつトランジスタを設計・試作した。従来の負性容量トランジスタ(NCFET)の理論に基づいて設計すると急峻スロープ特性は得られなかったが、リーク電流と分極反転の組み合わせにより急峻スロープ特性を観測した。またサブスレショルド特性における分極反転の影響を、ゲートリーク電流をモニタリングすることで検証できることを提案した。この結果はこれまで報告されてきたNCFETの動作原理に対する新しい見解を示すもので学術上重要である。国際会議１件予定、国際論文２件投稿。
(3) 強誘電体HfO2を用いた強誘電体トンネル接合メモリ素子(FTJ)の実証：5nm以下の極薄強誘電体薄膜の材料開発に成功し、金属/強誘電体/半導体の構造をもつFTJメモリ素子を試作、トンネル抵抗比で30以上の特性を実現した。またマルチレベルセルとしての動作特性も確認した。この結果は、FTJメモリセルが大容量ストレージクラスメモリとして期待されるだけでなく、ニューロモルフィックコンピューティングなどのハードウェアAIへの応用も可能であることを意味し、工学上重要である。国際会議１件予定、国際論文１件投稿予定。
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Research Products
(15 results)
