铁电材料和包括该铁电材料的电子器件制造技术

提供了一种铁电材料和包括该铁电材料的电子器件，该铁电材料包括：第一畴，包括在第一方向上极化的第一极化层和与第一极化层相邻设置的第一间隔物层；第二畴，包括在不同于第一方向的第二方向上极化的第二极化层和与第二极化层相邻设置的第二间隔物层；以及结构层，设置在第一畴与第二畴之间的畴壁上，并属于/具有根据Pbcn空间群排列的原子。于/具有根据Pbcn空间群排列的原子。于/具有根据Pbcn空间群排列的原子。

【技术实现步骤摘要】
铁电材料和包括该铁电材料的电子器件


[0001]一些示例实施方式涉及铁电材料和/或包括该铁电材料的电子器件。

技术介绍

[0002]诸如存储器件和/或晶体管的半导体器件用于各种家用设备和工业设备中。根据家用设备和工业设备的高性能，半导体器件的高度集成和/或小型化正在发展。
[0003]因此，已经提出了各种形式的半导体器件。例如，已经提出了采用包括铁电材料的电介质层的半导体器件。畴反转会发生在铁电材料中，因此，利用这些特性，铁电材料适用于各种半导体器件。作为铁电材料，已知有基于钙钛矿的铁电材料和基于萤石的铁电材料。

技术实现思路

[0004]具有萤石结构的铁电材料的畴反转率低，因为在畴反转中必须跨越的能量势垒的大小是高的。例如，在现有的具有萤石结构的铁电材料中，发生畴反转时的能量势垒的大小是与基于钙钛矿的铁电材料相比的两倍或更多倍。因此，需要或期望一种与现有技术的基于萤石的铁电材料相比，由于当畴反转发生时能量势垒的大小减小而提高了畴反转速度的新型的基于萤石的铁电材料。
[0005]一个或更多个示例实施方式包括铁电材料，其包括具有新型对称结构的结构层，因此，当畴反转发生时能量势垒的大小减小/显著减小。
[0006]一个或更多个示例实施方式包括一种包含铁电材料的电子器件。
[0007]附加方面将部分地在随后的描述中阐述，并且部分地将从该描述显而易见，或者可以通过各种示例实施方式的实践来了解。
[0008]根据一个或更多个示例实施方式，提供了一种铁电材料，该铁电材料包括：第一畴，包括配置为沿第一方向极化的第一极化层和与第一极化层相邻的间隔物层；第二畴，包括配置为沿不同于第一方向的第二方向极化的第二极化层和与第二极化层相邻的间隔物层；以及结构层，位于第一畴和第二畴之间的畴壁处。
[0009]根据一个或更多个示例实施方式，提供了一种铁电材料，该铁电材料包括：第一畴，包括被配置为在第一方向上极化的第一极化层和与第一极化层相邻的间隔物层；第二畴，包括被配置为在不同于第一方向的第二方向上极化的第二极化层和与第二极化层相邻的间隔物层；以及结构层，其在第一畴和第二畴之间的畴壁处，结构层根据Pbcn空间群排列(例如，具有根据Pbcn空间群排列的原子)。
[0010]根据一个或更多个示例实施方式，提供了一种包括上述铁电材料的电子器件。
[0011]根据一个或更多个示例实施方式，提供了一种铁电材料，包括：第一畴，包括被配置为在第一方向上极化的第一极化层和与第一极化层相邻的间隔物层；以及在第一畴和第二畴之间的畴壁处的结构层，该结构层具有金属原子和氧原子，金属原子和氧原子排列成Pbcn空间群。
附图说明
[0012]本公开的某些实施方式的以上和其它方面、特征和优点将从以下结合附图进行的描述更加明显，其中：
[0013]图1是示出根据一些示例实施方式的铁电材料的结构的示意图；
[0014]图2是示出根据一些示例实施方式的铁电材料的结构和畴壁的传播的示意图，其中图2的(a)是示出在畴壁的传播之前铁电材料的结构的示意图，图2的(b)是示出在畴壁的传播期间铁电材料的结构的示意图，图2的(c)是示出在畴壁的传播之后铁电材料的结构的示意图；
[0015]图3示出了显示根据实施方式的铁电材料的正交晶体结构的示意图(a)至(h)；
[0016]图4是示出根据一些示例实施方式的铁电材料的结构的手性的示意图；
[0017]图5示出了根据一些示例实施方式的属于/具有排列在Pbcn空间群中的原子并且设置在铁电材料的畴壁处的正交晶体结构的示意图(a)至(c)；
[0018]图6示出了根据一些示例实施方式的属于/具有排列在Pbcn空间群中的原子并且设置在铁电材料的体态畴(bulk state domain)中的正交晶体结构的示意图(a)至(c)；
[0019]图7A是示出在从属于Pbcn空间群的畴到属于P42/nmc空间群的畴的畴反转中，包括属于Pbcn空间群的畴的铁电材料中的能量势垒变化以及根据应变大小的能量势垒变化的计算结果的曲线图；
[0020]图7B是示出当发生畴反转(例如，切换能量)时能量势垒相对于应变大小的曲线图，以及属于Pbcn空间群的畴与属于P42/nmc空间群的畴的相对稳定性；
[0021]图8和图9是示出根据一些示例实施方式的场效应晶体管(FET)的示意图；
[0022]图10是示出根据一些示例实施方式的半导体器件的示意图；
[0023]图11是示出根据一些示例实施方式的作为半导体器件的Fin
‑
FET的结构的示意图；
[0024]图12是示出根据一些示例实施方式的作为半导体器件的全环绕栅极FET的结构的示意图；
[0025]图13是示出根据一些示例实施方式的电容器的示意图；
[0026]图14是示出根据另一实施方式的半导体器件的结构(例如电容器和FET的连接结构)的示意图；
[0027]图15是示出根据一些示例实施方式的电子器件的结构的示意性截面图；
[0028]图16是图15所示的电子器件的栅极结构的示意性截面图；
[0029]图17是根据一些示例实施方式的电子器件的示意图；和
[0030]图18是根据一些示例实施方式的电子器件的示意图。
具体实施方式
[0031]现在将详细参考各种实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记自始至终指代相同的元件。在这点上，示例实施方式可以具有不同的形式并且不应被解释为受限于在这里阐述的描述。因此，以下仅通过参考附图描述示例实施方式以说明各方面。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出的项目的任何和所有组合。当诸如
“……
中的至少一个”的表述在一列元素之前时，修饰整列元素，而不修饰该列中的个别元
素。
[0032]现在将参照附图更全面地描述一些示例实施方式，其中示出了示例实施方式。然而，各种示例实施方式可以以许多不同的形式体现，不应被解释为限于在这里阐述的示例实施方式，而应被解释为包括在示例实施方式的范围内的所有修改、等同物和替代物；更确切地，各种实施方式被提供以使得本公开将透彻和完整，并将示例实施方式的效果和特征以及实施本公开的方式充分传达给本领域普通技术人员。
[0033]在这里使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，并不旨在限制一些示例实施方式。如在这里使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“包含
……
的”表明了所述及的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。如在这里使用的，斜线“/”或术语“和/或”包括一个或更多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0034]在附图中，为了更好地理解或便于描述，每个层、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁电材料，包括：第一畴，包括被配置为在第一方向上极化的第一极化层和与所述第一极化层相邻的第一间隔物层；第二畴，包括被配置为在不同于所述第一方向的第二方向上极化的第二极化层和与所述第二极化层相邻的第二间隔物层；以及在所述第一畴和所述第二畴之间的畴壁处的结构层，所述结构层排列为Pbcn空间群。2.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述结构层具有正交晶体结构。3.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述结构层包括所述第一极化层的至少一部分和所述第二极化层的至少一部分。4.根据权利要求3所述的铁电材料，其中，所述第一间隔物层和所述第二间隔物层不存在于所述结构层中的所述第一极化层和所述第二极化层之间。5.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述铁电材料包括具有萤石结构的化合物。6.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述第一极化层包括四个氧原子和两个金属原子，并且所述四个氧原子和所述两个金属原子在极性C轴方向上具有非对称性，以及所述第一方向是平行于所述极性C轴方向的两个方向之一。7.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述第二极化层包括四个氧原子和两个金属原子，并且所述四个氧原子和所述两个金属原子在极性C轴方向上具有非对称性，以及所述第二方向是与所述第一方向相反的方向，所述第一方向是平行于所述极性C轴方向的两个方向之一。8.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述第一间隔物层是非极化层，所述间隔物层包括四个氧原子和两个金属原子，所述四个氧原子和所述两个金属原子在极性C轴方向上具有对称性。9.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述第一畴包括多个第一极化层和在所述多个第一极化层之间的多个第一间隔物层，以及所述第二畴包括多个第二极化层和设置在所述多个第二极化层之间的多个第二间隔物层。10.根据权利要求9所述的铁电材料，其中，包括在所述第一畴中的所述多个第一极化层被配置为在所述第一方向上极化，并且包括在所述第二畴中的所述多个第二极化层被配置为在所述第二方向上极化。11.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述第一极化层和所述第二极化层具有相同的手性。12.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，施加到所述结构层的应变为
‑
1％至1％。13.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述第一畴和所述第二畴各自独立地包括选自正交晶相、四方晶相和立方晶相的至少一种晶相。14.根据权利要求13所述的铁电材料，其中，所述正交晶相排列为Pca21空间群，所述四方晶相排列为P42/nmc空间群，所述立方晶相排列为Fm
‑
3m空间群。15.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，相对于所述铁电材料的总体积，所述结构层的量大于0vol％且小于或等于40vol％。16.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述铁电材料包含由公式1表示的二元金属
氧化物：&lt;公式1&gt;MO2其中，在公式1中，M是属于元素周期表的IV族的元素。17.根据权利要求16所述的铁电材料，其中，M是Hf或Zr。18.根据权利要求16所述的铁电材料，其中，所述二元金属氧化物包括掺杂剂。19.根据权利要求18所述的铁电材料，其中，所述掺杂剂是选自C、Si、Ge、Sn、Pb、Al、Y、La、Gd、Mg、Ca、Sr、Ba和Ti中的至少一种。20.根据权利要求1所述的铁电材料，其中，所述铁电材料包括由公式2或3表示的二元金属氧化物：&lt;公式2&gt;Hf1‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔悳铉，许镇盛，李润姓，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：