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SECCIÓN A: CIENCIAS EXACTAS Y FÍSICAS

Vol. 5 Núm. 2 (2013)

Estudio DFT de los componentes de una interfaz de tres capas Hf/HfO2/TiN

DOI
https://doi.org/10.18272/aci.v5i2.130
Enviado
septiembre 29, 2015
Publicado
2013-12-09

Resumen

En el presente estudio, las celdas unitarias del hafnio metálico (Hf), óxido de hafnio (HFO2), y nitruro de titanio (TiN), que son los componentes de una interfaz innovadora de tres capas: Hf/HFO2/TiN, que posee gran potencial para aplicaciones en nanoelectrónica, es descrita teóricamente mediante la aproximación de pseudopotenciales y ondas planas como se encuentra implementado en el Paquete de Simulación Ab Initio de Vienna (VASP).

Todos los cálculos se realizan usando la Aproximación del Gradiente Generalizado (GGA), con el funcional de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE). Como resultado del presente estudio, se propone un procedimiento sistemático para la simulación mecánico cuántica de cada sistema, resumido de la siguiente manera: (i) la construcción del modelo a partir de datos experimentales, (ii) determinación del valor óptimo de la energía de corte para las ondas planas, (iii) optimización del parámetro que determina el número de puntos κ en el espacio recíproco, y (iv) la optimización de la geometría de las posiciones atómicas y de los parámetros de celda. En el caso específico del HfO2, se aplica el método de correcciones coulómbicas localizadas (GGA+U) para calcular un bandgap de energía más exacto.

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Citas

  1. Kittl, J.; et al. 2009. "High-κ Dielectrics and Metal Gates for Future Generation Memory Devices". ECS Transactions, 19 (1): 29-40.
  2. Akihito, S. 2008. "Resistive switching in transition metal oxides". MATERIALS TODAY, 11 (6): 28-36.
  3. Chang, H.-L.; Li, H.-C.; W., L. C.; Chen, F.; M-J, T. 2011. "Physical mechanism of HfO2-based bipolar resistive random access memory". VLSI Technology, Systems and Applications (VLSI-TSA), 2011 International Symposium on, (054101): 1-2.
  4. Wilk, G. D.; Wallace, R. M.; Anthony, J. M. 2001. "High-κ gate dielectrics: Current status and materials properties considerations". J. Appl. Phys., 89 (10): 5243.
  5. Govoreanu, B.; et al. 2011. "10x10nm2 Hf/HfOx crossbar resistive RAM with excellent performance, reliability and low-energy operation". Electron Devices Meeting (IEDM), 2011 IEEE International: 31.6.1-31.6.4.
  6. Martin, R. M. "Electronic Structure. Basic Theory and Practical Methods". Cambridge University Press, Cambridge, 2004.
  7. Kresse, G.; Furthmüller, J. 1996. "Efficient iterative schemes for ab initio total-energy calculations using a plane-wave basis set". Phys. Rev. B, 64 (11): 169.
  8. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. 1996. "Generalized gradient approximation made simple". Phys. Rev. Lett., 77: 3865.
  9. Blochl, P E. 1994. "Projector augmented-wave method". Phys. Rev. B, 50: 17953.
  10. Kresse, G.; Joubert, D. 1999. "From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method". Phys. Rev. B, 59: 1758-1775.
  11. Zhu, H.; Tang, C.; Fonseca, L. R. C.; Ramprasad, R. 2012. "Recent progress in ab initio simulations of hafnia-based gate stacks". J. Mater. Sci., 47 (21): 7399-7416.
  12. Aroyo, e. a. 2006. "Bilbao Crystallographic Server: I. Databases and crystallographic computing programs". Zeitschrift fuer Kristallographie, 221: 15-27.
  13. Teter, M. P.; Payne, M. C.; Allan, D. C. 1989. "Solution of Schrödinger"™s equation for large systems". Phys. Rev. B, 40 (18): 12255-12263.
  14. Anisimov, V I.; Aryasetiawan, F.; Lichtenstein, A. I. 1997. "First-principles calculations of the electronic structure and spectra of strongly correlated systems: the LDA+U method". J. Phys.: Condens. Matter, 9: 767-808.
  15. Dudarev, S. L.; et al. 1998. "Electron-energy-loss spectra and the structural stability of nickel oxide: An LSDA+U study". Phys. Rev. B, 57 (3): 1505-1509.
  16. Duncan, D.; Kope, B. M.; Nishi, Y. 2012. "Ab-Initio Modeling of the Resistance Switching Mechanism in RRAM Devices: Case Study of Hafnium Oxide (HfO2)". Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 1430: 89-98.
  17. Zhao, X.; Vanderbilt, D. 1994. "First-principles study of structural, vibrational, and lattice dielectric properties of hafnium oxide". Phys. Rev. B, 65 (23): 233106.
  18. Lim, S. G.; et al. 2002. "Dielectric functions and optical bandgaps of high-Κ dielectrics for metal-oxide-semiconductor field-effect transistors by far ultraviolet spectroscopic ellipsometry". J. Appl. Phys., 91 (7): 4500.

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