Charakterisierung ferroelektrischer Feldeffekttransistoren und Anwendung in Speicherfeldern für In-Memory-Computing

Ferroelektrische Feldeffekttransistoren (FeFET), bei denen im Gate-Stapel Hafniumoxid integriert ist, zeigen ein großes Potenzial für effiziente und leistungsfähige nichtflüchtige Speicher. Vorteilhaft ist, dass sich durch eine Spannungssteuerung der Polarisationsrichtung der Ladungstransport im Transistorkanal modulieren lässt, so dass mehr als nur zwei Speicherzustände möglich sind. Diese Arbeit untersucht die elektrischen Eigenschaften und Zuverlässigkeitsparameter solcher Hafniumoxid-basierter FeFETs. Ausgehend von der elektrischen Charakterisierung und Materialanalyse wird ein Simulationsmodell entwickelt, welches das Schaltverhalten durch Perkolationsstrompfade erklärt. Die Ergebnisse an Einzelzellen und von begleitenden Simulationen werden auf Speicherfelder übertragen und darauf aufbauend die Multilevel-Ansteuerung von FeFET-Arrays demonstriert. Dies ermöglicht den Einsatz für das In-Memory-Computing, was abschließend untersucht wird.