1 V 미만의 작동 전압에서 하프니아 기반 강유전체의 신뢰성, 즉 선단 공정(advanced nodes)과의 호환성을 위한 요구 전압 범위는 아직 탐구되지 않았다. 또한 계면층(IL)의 위치와 도전도(전기전도도)가 커패시터 특성에 미치는 영향은 충분히 이해되지 않았다. 본 연구에서는 초저 작동 전압(<1 V)이 가능한 Hf 1‐X Zr X O 2 커패시터를 개발하였으며, 우수한 내구성(>10 11 cycles)과 보존성(>10년, 85 °C에서)을 달성하였다. 이러한 성능은 계면 산화물의 산소 정합성(산소 조성)을 조절함으로써 구현되었다. 텅스텐 산화물 IL의 산소 함량과 도전도 및 산소 공급에 대한 그 영향을 조사한 결과, 산소 결핍 WO 3‐X 층이 피로(fatigue)와 스위칭 동역학(switching kinetics)을 향상시키기 위한 최적의 IL임이 입증되었다. 더 나아가 WO 3‐X를 상부 계면에 배치하면 결정화가 현저히 향상되어 wake-up 없이 동작함으로써 막 두께 스케일링이 효율적으로 가능해진다. 마지막으로, 정밀하게 설계된 WO 3‐X 층과 최적화된 원자층 증착(atomic layer deposition)을 5.6 nm 커패시터에 통합하여, 0.7–0.8 V까지 낮은 전압에서도 신뢰성 있는 동작을 입증하였다. 이러한 결과는 밀도 범함수 이론(density functional theory) 계산과 포괄적인 물리적 및 전기적 분석에 의해 뒷받침된다. 본 연구는 강유전체 메모리에서 신뢰성 있는 저전압 동작이라는 지속적인 과제를 해결하는 데 있어 중요한 진전을 의미한다.
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