Исследования свойств структур металл-диэлектрик-полупроводник и металл-диэлектрик-металл на основе сегнетоэлектрических пленок различных составов для возможности реализации высоконадежных энергонезависимых ячеек памяти

Одним из основных направлений развития микро- и наноэлектроники является увеличение объемов обрабатываемой информации на основе дальнейшего повышения степени интеграции интегральных схем. Увеличение объемов обрабатываемой информации приводит к необходимости использования в устройствах обработки информации новых материалов. Среди таких материалов наибольший интерес представляют активные диэлектрики, в частности сегнетоэлектрики.Уникальные физические свойства сегнетоэлектрических материалов (наличие спонтанной поляризации и высокая диэлектрическая проницаемость, изменяемая под действием внешнего поля) позволяют создать новый тип энергонезависимых ячеек памяти на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник и металл-диэлектрик-металл, в которых активным элементом является тонкая сегнетоэлектрическая пленка.Энергонезависимые ячейки памяти на основе сегнетоэлектрических материалов характеризуются малым временем записи/считывания, длительным временем хранения информации, большим числом циклов записи/считывания, а также высокой надежностью хранения информации.Междисциплинарность проекта обусловлена тем, что результаты исследований объективно становятся актуальными в различных разделах знаний, в частности для создания нейроморфных сетей.Разработка высоконадежных энергонезависимых ячеек памяти на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник и металл-диэлектрик-металл, в которых активным элементом является тонкая сегнетоэлектрическая пленка может стать одним из основных направлений в области создания конкурентоспособных промышленных отечественных производств, а также радиационно-стойких устройств для нужд космической и военной техники. Научная новизна проекта состоит в комплексном исследовании электрофизических свойств гетероструктур на основе сегнетоэлектрических пленок различных составов (Ba(0.8)Sr(0.2)TiO3 (BST), Bi(4−x)La(x)Ti(3-y)A(y)O12 (BLT:A (где A= Zr, Nb, Mn)), SrBi2(Ta,Nb)2O9 (SBTN)) с требуемой коэрцитивной силой и подборомтехнологических параметров синтеза, при которых сегнетоэлектрическая пленка будет соответствовать требованиям, предъявляемым к ее использованию в качестве диэлектрического промежутка конденсаторных структур для FeRAM памяти. Экспериментальные исследования и теоретическое моделирование состояния поляризации и электрофизических характеристик сегнетоэлектрических пленок различных составов (BST, BLT:A, SBTN) с учетом влияния различных внешних воздействий, таких как электрические и тепловые поля, позволят выяснить механизмы устойчивого состояния поляризации, а также изучить стабильность физических свойств, в частности пьезоэлектрических. Исходя из анализа полученных экспериментальных данных будут разработаны модели, позволяющие описывать и предсказывать поведение сегнетоэлектрических пленок различных составов (BST, BLT:A, SBTN), а также даны рекомендации по оптимизации параметров создания гетероструктур на их основе для практического использования в космической, военной, промышленной технике и медицине. Полученные результаты будут представлять собой существенный шаг вперед в создании высоконадежных энергонезависимых ячеек памяти на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник и металл-диэлектрик-металл с сегнетоэлектрическими пленками различных составов (BST, BLT:A, SBTN).