弗化物強誘電体ゲートトランジスタマトリクスをシナプスに用いたニューロン回路の実現

以氟化物铁电栅晶体管矩阵作为突触的神经元电路的实现

• 批准号: 11750255
• 负责人: 會澤 康治
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750255/
• 关键词: 強誘電体弗化物; BaMgF_4; 強誘電体ゲートトランジスタ; マトリクス; disturb特性; 強誘導体ゲートトランジスタ; 寄生容量; メモリウインドウ

今年度は、金属/強誘電体/MOS構造強誘電体ゲートトランジスタマトリクスを作製し、ニューロン回路用シナプス素子への応用上重要である、強誘電体ゲートFETのパルスdisturb特性に着目し、その評価を行った。強誘電体にBaMgF_4(BMF)薄膜を用いたAl/BMF(210nm)/Pt/SiO_2(30nm)/n-Si(100)構造のp-MFMISFETマトリクスについて測定行った。作製した各素子は-10Vのゲート電圧印加において分極反転によるヒステリシス特性を示し、かつ0V時におけるドレイン電流のオン/オフ比が10^3以上のメモリ効果を確認した。次にパルスdisturb特性の評価を行った。トランジスタのゲート端子に-10Vの書き込みパルス(幅100ms)を印加後、(a)-3.3V同極性、(b)±3.3V双極性、及び(c)+3.3V同極性のdisturbパルス列(幅100ms,duty比50%)を印加し、その時のドレイン電流の変化を測定した。その結果、-3.3Vの同極性disturbパルス(42cycle)に対してはドレイン電流の減少はほとんど観測されないが、+3Vのdisturbパルスに対してはドレイン電流が42cycle後で約1/1000(オン/オフ比が0)に減少することがわかった。しかし、±3.3Vの双極性disturbパルスに対しては、ドレイン電流の減少は1/5程度に抑えられることを確認した。双極性パルス印加によるdisturb特性の改善は酸化物強誘電体キャパシタを用いて報告されていたが、今回、トランジスタにおいても有効であることを初めて確認した。以上のことから弗化物強誘電体BMF薄膜を用いた強誘電体ゲートトランジスタマトリクスをニューロン回路のシナプス部に応用するためには、シナプス素子に対応する強誘電体ゲートトランジスタの各ゲート端子に入力信号として双極性disturbパルスを印加することが有効であるとの結論に達した。

This year, metal/ferroelectric/MOS structure ferroelectric components are important for control and evaluation of ferroelectric FET components. The p-MFMIS FET structure of Al/BMF(210nm)/Pt/SiO_2(30nm)/n-Si(100) thin film with BaMgF_4(BMF) as an ferroelectric thin film was investigated. The voltage of each element is-10V. The polarization characteristic is shown. The current ratio is 10^3 or more when the voltage is 0 V. The polarization characteristic is confirmed. The second part of the article is the evaluation of the characteristics of the disturb. The change of the current at the terminal of-10V (amplitude 100ms),(a)-3.3V homopolar,(b)± 3.3V bipolar, and (c)+3.3V homopolar (amplitude 100ms,duty ratio 50%) is measured. As a result,-3.3V and 42 cycles of same-polarity distortion caused a decrease in reverse current by about 1/1000(0/0 ratio) after 42 cycles. Bipolar distortion of ±3.3V is confirmed by reducing current by 1/5. The improvement of dipolar disturb characteristics was reported in the report of acid strong inducer, which was confirmed in the beginning. The above mentioned ferroelectric BMF films are used in the ferroelectric circuit.

项目成果

Koji AIZAWA et al.: "Correlation between ferroelectricity and grain structures of face-to-face anneated strontium bismuth tantalate thin films"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. L1191-L1193 (2000)

Koji AIZAWA 等：“面对面退火钽酸锶铋薄膜的铁电性与晶粒结构之间的相关性”Jpn.J.Appl.Phys. 39. L1191-L1193 (2000)

Koji Aizawa et al.: "C-V characteristics of Al/BaMgF_4Si(111) diodes fabricated by dry etching"Journal of Korean Physical Sociery. 32. S1192-S1194 (1999)

Koji Aizawa 等人：“干法刻蚀制造的 Al/BaMgF_4Si(111) 二极管的 C-V 特性”韩国物理学会杂志。

Koji AIZAWA et al.: "Fabrication and characterization of MFSFET arrays using Al/BaMgF_4/Si (111) structures"Integrated Ferroelectrics. 27. 1-8 (1999)

Koji AIZAWA 等人：“使用 Al/BaMgF_4/Si (111) 结构制造和表征 MFSFET 阵列”集成铁电体。

Koji AIZAWA et al.: "Impael of face-to-face annealing in preparation of sol-gel-derived SrBi_2Ta_2O_9 thin films"Appl.Phys.Lett.. 76. 2609-2611 (2000)

Koji AIZAWA 等人：“溶胶-凝胶衍生的 SrBi_2Ta_2O_9 薄膜制备中面对面退火的影响”Appl.Phys.Lett.. 76. 2609-2611 (2000)

Koji Aizawa et al.: "FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF MFSFET ARRAYS USING Al/BaMgF_4/Si(111) STRUCTURES"published in Integrated Ferroelectrics. (2000)

Koji Aizawa 等人：“FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF MFSFET ARRAYS USING Al/BaMgF_4/Si(111) STRUCTURES”发表在 Integrated Ferroelectrics 上。