The influence of gamma irradiation on charge storage capability of HFO2/DY2O3/AL2O3 based charge trapping memory cell

Bu çalışmada Al/ HfO2/Dy2O3/Al2O3/n-Si (100) şarj yakalama hafızalı (CTM) cihazlarında tavlama sıcaklığı ve gama ışını ışınlamasının etkisini araştırdık. Bu amaçla, Elektron demeti buharlaştırma (E-beam) ve RF şaçtırma teknikleri kullanılarak ince filmler büyütüldü. Örnekler 300oC, 500oC, 700oC ve 900oC sıcaklıklarda azot ortamında 40 dakika boyunca tavlanmıştır bir örnek ise olduğu gibi bırakılmıştır. İnce filmin kristalin yapısını ve yüzey dokularını araştırmak için X-Işını Kırınımı (XRD) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ölçümleri yapılmıştır. 900oC'de tavlanan numunenin 400 Dy2O3'te sadece bir zayıf pik'e sahip olduğu, diğer numunelerin ise amorf hale geldiği gözlenmiştir. Yüzey dokularının, tavlama sıcaklığındaki artışla azaldığı bulunmuştur. 2.06nm'lik en düşük Kök Ortalama Kare (RMS) değeri 900 oC'de bulundu. Ayrıca, frekans ve tavlama sıcaklığının CTM cihazının elektriksel davranışı üzerindeki etkisi, Kapasitans-Voltaj (C-V) eğrileri aracılığıyla araştırılmıştır. Arayüz durum yoğunluğunun, birikim bölgesindeki kapasitans değeri üzerinde son derece önemli bir etkiye sahip olduğunu bulduk. C-V eğrilerinin, tavlama sıcaklığının 500oC ile 900oC arasındaki artışıyla azaldığı da gözlenmiştir. Bu azalma yüksek tavlama sıcaklığında oluşan sarkan bağların ve ara yüzey tabakasının oluşumu ile ilgilidir. C-V eğrilerindeki pozitif ve negatif kaymalar, oksit tabakasında etkili pozitif ve negatif oksit yüklerinin varlığı ile ilişkilendirilmiştir. -10V ila +10V'da çeşitli tavlama sıcaklıkları için C-V histersis eğrileri incelendiğinde, 500oC'de tavlanan aygıtın diğer aygıtlara kıyasla 0.44V daha büyük bir ∆V-fb'ye sahip olduğu bulunmuştur. Ayrıca, ±10V ile ±12 arasındaki voltajlarda ∆V-fb ölçüldü ve 700oC'de tavlanan cihaz için ±12V'da 8.22V'luk en büyük bellek penceresi elde edildi. Bu durum cihazın iyi şarj depolama kapasitesi olmasıyla alakalıdır. CTM cihazına, Cs-137 gama ışını kaynağı kullanılarak 4Gy ile 128Gy arasında değişen farklı gama radyasyon dozlarda ışınlanmısı ile C-V eğrileri üzerinden radyasyonun etkisi yoğun bir şekilde incelenmiştir. Işınlama tarafından üretilen ΔNot ve ΔNit yükleri nedeniyle hem ΔVmg hem de ΔVfb'de C-V eğrilerinden öngörülen bir kayma vardır. Radyasyon dozu arttıkça bellek penceresi değerinin arttığı tespit edilmiştir.