{"id":20450,"date":"2011-09-06T09:48:08","date_gmt":"2011-09-06T06:48:08","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=20450"},"modified":"2011-09-06T14:30:29","modified_gmt":"2011-09-06T11:30:29","slug":"hafniumoksiidi-aatomkihtsadestuse-keemia-ja-raninitriidil-pohineva-valkmalu-kvaliteet%e2%80%a6-mis-neil-uhist-on","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=20450","title":{"rendered":"Hafniumoksiidi aatomkihtsadestuse keemia ja r\u00e4ninitriidil p\u00f5hineva v\u00e4lkm\u00e4lu kvaliteet\u2026 Mis neil \u00fchist on?"},"content":{"rendered":"<p>Meie k\u00f5igi taskutes leiduvate ja arvutitesse pistetavate m\u00e4lupulkade ehk v\u00e4lkm\u00e4luseadmete (<em>flash memory,<\/em> ingl. k., toim.) ehitus p\u00f5hineb p\u00f5him\u00f5tteliselt kolme erineva f\u00fc\u00fcsikalise omadusega \u00f5hukese tahkiskihi korrusstruktuuril. V\u00e4ga skemaatiliselt, kuid p\u00f5him\u00f5tteliselt adekvaatselt v\u00f5ib ette kujutada kahte laia keelutsooniga isoleerivat metalloksiidkihti, milliste vahele on sadestatud kitsama keelutsooniga isolaator, pooljuht v\u00f5i juht (Joonis). Korrusstruktuur on omakorda sadestatud\u00a0 kahe elektrone juhtiva kihi ehk elektroodi vahele. \u00dcks nendest laia keelutsooniga kihtidest on sadestatud eriti \u00f5hukesena (1-3 nm) aluselektroodi peale ja l\u00e4bi selle v\u00f5ib, rakendades elektriv\u00e4lja, tunnelleerida elektrone kitsama keelutsooniga kihti. Kui elektriv\u00e4li maha v\u00f5tta, j\u00e4\u00e4vad elektronid kahe laia keelutsooniga kihi ehk kahe energeetilise barj\u00e4\u00e4ri vahele l\u00f5ksu pidama. Kui rakendada elektriv\u00e4lja vastupidises suunas, siis v\u00f5ib need elektronid j\u00e4lle aluselektroodi tunnelleerida. Niiviisi v\u00f5ib saavutada vahepealses kihis vaheldumisi elektronide liiasuse v\u00f5i vaeguse. See t\u00e4hendab, et meil on laengute kondensaator, mis v\u00f5ib kanda infobitte \u201c1\u201d v\u00f5i \u201c0\u201d.\u00a0 See teine laia keelutsooniga kiht, mis ei ole kontaktis alumise elektroodiga ehk tunnelelektronide allikaga, toimib elektronide voo suhtes stopperkihina ja on sadestatud paksemana, v\u00e4ltimaks elektronide liikumist (tunnelleerumist) j\u00e4rgmise ehk pealmise elektroodini.<\/p>\n<div id=\"attachment_20457\" style=\"width: 302px\" class=\"wp-caption alignleft\"><a href=\"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/wp-content\/uploads\/2011\/09\/korrusst_valkmalu_Kukli_sep20112.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-20457\" class=\"size-full wp-image-20457\" title=\"korrusst_valkmalu_Kukli_sep2011\" src=\"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/wp-content\/uploads\/2011\/09\/korrusst_valkmalu_Kukli_sep20112.jpg\" alt=\"\" width=\"292\" height=\"299\" srcset=\"https:\/\/www.fyysika.ee\/wp-content\/uploads\/2011\/09\/korrusst_valkmalu_Kukli_sep20112.jpg 292w, https:\/\/www.fyysika.ee\/wp-content\/uploads\/2011\/09\/korrusst_valkmalu_Kukli_sep20112-250x255.jpg 250w\" sizes=\"auto, (max-width: 292px) 100vw, 292px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-20457\" class=\"wp-caption-text\">Joonis. L\u00e4bivelektronmikroskoobi (TEM) pilt korrusstruktuurist kus r\u00e4ni (Si) peal on r\u00e4nioksiid (SiO2),  r\u00e4ninitriid(Si3O4), IL (muutuva koostisega kontaktkiht) ja hafniumoksiid (HfO2).<\/p><\/div>\n<p>Traditsiooniliselt on selliste korrustruktuuridena kasutatud SiO<sub>2<\/sub>\/Si<sub>3<\/sub>N<sub>4<\/sub>\/SiO<sub>2<\/sub> kolmikkihti, ehk nn. SONOS-t\u00fc\u00fcpi m\u00e4lustruktuuri. Edasi tuleb arvestada, et seadmed muutuvad j\u00e4rjest pisemateks, m\u00e4luelementide pindalad samuti koos \u00fcldiste m\u00f5\u00f5tmetega, ja m\u00e4luelementide pindtihedus kasvab m\u00e4rkimisv\u00e4\u00e4rselt iga tehnoloogilise p\u00f5lvkonnaga. Seet\u00f5ttu tuleb kasutada materjale, mis v\u00f5imaldaksid saavutada m\u00e4luelemendi paremat f\u00fc\u00fcsikalis-elektroonilist kvaliteeti j\u00e4rjest pisemate f\u00fc\u00fcsiliste m\u00f5\u00f5tmete juures. Turule on t\u00e4naseks j\u00f5udnud ka metalloksiidist stopperkihile (nt. tantaali oksiid, Ta<sub>2<\/sub>O<sub>5<\/sub>) rajatud, ehk nn. TANOS-v\u00e4lkm\u00e4lud. Otsingud j\u00e4tkuvad. Tantaali oksiid ei ole veel see k\u00f5ige laiema keelutsooniga ja elektrone k\u00f5ige paremini pidurdav materjal. Oleks hea kui Ta<sub>2<\/sub>O<sub>5<\/sub> asemel saaks kasutada midagi paremat, n\u00e4iteks hafniumi oksiidi (HfO<sub>2<\/sub>).<\/p>\n<p>Materjalide kihtide f\u00fc\u00fcsikalised omadused s\u00f5ltuvad suuresti materjalide s\u00fcnteesiks kasutatava protsessi ise\u00e4rasustest ning selle protsessi aluseks olevatest keemilistest reaktsioonidest. \u00dches Kreeka, Soome ja Eesti p\u00e4ritoluga teadlaste \u00fchist\u00f6\u00f6s on just avaldatud m\u00f5ningaid lisaandmeid selle kohta, kuidas kasvab ja funktsioneerib HfO<sub>2<\/sub> stopperkiht v\u00e4lkm\u00e4lukondensaatoris (vt. <strong>allikas<\/strong>.<span style=\"text-decoration: underline;\"> <\/span><a href=\"http:\/\/www.scientific.net\/AMR.324.42\">http:\/\/www.scientific.net\/AMR.324.42<\/a>). HfO<sub>2<\/sub> sadestati kasutades kahel erineval l\u00e4hteaineklassil &#8211; hafniumi alk\u00fc\u00fclamiididel ja hafniumi ts\u00fcklopentadien\u00fc\u00fclidel\u00a0 &#8211; p\u00f5hinevat keemiat. \u00a0Lugeja v\u00f5ib saada lisainformatsiooni kasutatud l\u00e4hteainekeemia kohta ka A. Tamme doktoriteesidest aadressilt <a href=\"http:\/\/dspace.utlib.ee\/dspace\/handle\/10062\/15838\">http:\/\/dspace.utlib.ee\/dspace\/handle\/10062\/15838<\/a>.\u00a0 \u00dchist\u00f6\u00f6s leiti, et \u2013 t\u00f5epoolest \u2013 selline metallorgaaniline aluskeemia lubab kasvatada umbes 7-10 nanomeetri paksusi stopperkihte, mis t\u00f5esti aitavad elektrone l\u00f5ksustada. N\u00e4hti, et elektronide edasi-tagasi tunnelleerimine tekitab mitmevoldilise m\u00e4luakna infot kirjutava ja infot kustutava pinge vahel. V\u00e4ga olulisi erinevusi erinevate l\u00e4hteainete klasside vahel seejuures ei t\u00e4heldatudki. Tegemist oli alusuuringuga ja t\u00f6\u00f6stuslikult skaleeritavaid tulemusi veel ei oodatudki. V\u00f5ib vaid m\u00e4rkida, et arenguruumi on: \u00fcks m\u00e4lupulk peaks andmeid kindlalt s\u00e4ilitama umbes 10 aastat ja seda esialgsed tavalise labori tingimustes tehtud, kuid ajas tulevikku ekstrapoleeritavad katsed veel ei n\u00e4idanud. Edasised uuringud tuleks l\u00e4bi viia puhasruumis, s.t. tegelikule tootmisprotsessile l\u00e4hedasemates tingimustes.<\/p>\n<p><strong><span style=\"text-decoration: underline;\">Allikas<\/span>: <\/strong>N. Nikolaou <em>et. al<\/em> &#8220;<strong><em>Influence of HfO2 control oxide ALD precursor chemistry for nitride memories<\/em>&#8221; <\/strong><a href=\"http:\/\/www.scientific.net\/AMR.324.42\"> http:\/\/www.scientific.net\/AMR.324.42<\/a>. \u00dclevaate kirjutas Dr. Kaupo Kukli.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Meie k\u00f5igi taskutes leiduvate ja arvutitesse pistetavate m\u00e4lupulkade ehk v\u00e4lkm\u00e4luseadmete (flash memory, ingl. k., toim.) ehitus p\u00f5hineb p\u00f5him\u00f5tteliselt kolme erineva f\u00fc\u00fcsikalise omadusega \u00f5hukese tahkiskihi korrusstruktuuril. V\u00e4ga skemaatiliselt, kuid p\u00f5him\u00f5tteliselt adekvaatselt v\u00f5ib ette kujutada kahte laia keelutsooniga isoleerivat metalloksiidkihti, milliste vahele on sadestatud kitsama keelutsooniga isolaator, pooljuht v\u00f5i juht (Joonis). Korrusstruktuur on omakorda sadestatud\u00a0 kahe elektrone [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":27,"featured_media":20455,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[19,31,107,16],"tags":[110],"class_list":{"0":"post-20450","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-teadusuudised-eesti-asi","8":"category-rakenduslik-teadus","9":"category-tartu-ulikool","10":"category-teadusuudis","11":"tag-materjal","12":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/20450","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/27"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=20450"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/20450\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/20455"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=20450"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=20450"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=20450"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}