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Multi-level operation of three-dimensionally stacked non-volatile ferroelectric polymer memory with high-performance hole-injection layer
저자
Hwang, Sun Kak ; Kim, Kang Lib ; Cho, Suk Man ; Park, Tae Joon ; Jeong, Beomjin ; Bae, Insung ; Park, Cheolmin
발행기관
학술지명
권호사항
-
발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
-
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>Carrier injection from the source electrode to the semiconducting channel in a field-effect transistor (FET) is efficiently enhanced by inserting an interlayer capable of reducing the injection barrier, yielding a device with a greatly increased ON current. In this study, we demonstrated a non-volatile vertical-channel (VC) ferroelectric field effect transistor (FeFET) memory based on ferroelectric polarization switching of a ferroelectric polymer poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) (PVDF-TrFE) as a gate insulator with a thin MoO<SUB>3</SUB> interlayer. Owing to the facile hole injection through the MoO<SUB>3</SUB> interlayer to a semiconducting channel of the FeFET, the saturated ON current was significantly increased, giving rise to a large ON/OFF memory margin. Optimization of the VC-FeFET thus led to a non-volatile memory operating at a programming voltage of ±25 V with a maximum ON/OFF current margin of 10<SUP>3</SUP>, reliable time-dependent data retention for more than 1 year, and write/erase endurance for 10<SUP>5</SUP> cycles. Furthermore, by sequentially stacking three arrays of VC-FeFETs with the hole-injection interlayers, we fabricated three-dimensionally (3D) stacked VC-FeFETs. Each device had a sufficient ON/OFF current ratio for multi-level memory operation, in which four distinct states were repetitively programmed and erased with long-term data retention and reliable cycle endurance.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Novel MoO<SUB>3</SUB> hole-injection layer for non-volatile ferroelectric polymer memory. </LI> <LI> Enhancement of memory current margin of vertical-channel ferroelectric memory. </LI> <LI> 2-bit operation of vertical-channel ferroelectric field-effect transistor memory. </LI> <LI> Three-dimensionally stacked polymer memory arrays with hole-injection layers. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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