Les propriétés ferroélectriques des matériaux ont trouvé diverses utilisations au fil des années, notamment dans les applications de semi-conducteurs. La mémoire ferroélectrique est l’une des plus intéressantes et peut-être révolutionnaire, car elle pourrait remplacer la mémoire Flash NAND fragile et (relativement) lente d’aujourd’hui par quelque chose de plus robuste et évolutif. Pourtant, comme pour toute bonne idée, trouver les bons matériaux et le bon processus pour la mettre en œuvre représente la moitié de la bataille. Voici où se trouve un article récemment publié dans Science avancée par Shurong Miao et ses collègues démontrent une conception de cellule mémoire basée sur FeFET utilisant α-In2Se3 matériau sur des électrodes source-drain à base de platine.
Il est important de noter ici que le FeFET (transistor ferroélectrique à effet de champ) est distinct du FeRAM, ce dernier ayant une structure de type DRAM dans laquelle le matériau ferroélectrique remplace le condensateur dans la DRAM traditionnelle. Une telle FeRAM est disponible dans le commerce depuis le milieu des années 1990, avec des applications incluant le stockage des états de sauvegarde dans les cartouches des consoles de jeux Sega. FeRAM présente des avantages par rapport à NAND Flash dans la mesure où elle a une endurance beaucoup plus élevée, mais elle ne s’adapte pas très bien aux tailles plus petites, ce qui maintient la capacité des puces FeRAM faible et donc relativement coûteuse.
Par rapport à la DRAM, la FeRAM est beaucoup plus économe en énergie car elle conserve les informations stockées même lorsqu’elle n’est pas alimentée, mais elle partage le même problème de lectures destructrices, qui nécessitent des cycles d’écriture complexes après chaque lecture. C’est là que le stockage basé sur FeFET offre de nombreux avantages, car le matériau de grille ferroélectrique permet une lecture non destructive, puisque ce qui est lu est la résistance effective qui dépend si le matériau de grille est dans le plan (IP) ou hors du plan. -avion (POO). La commutation de l’orientation du plan est effectuée dans cette démonstration spécifique en utilisant +5 V et -5 V, la tension de lecture étant de 0,5 V, bien en dessous de la tension coercitive qui la rendrait destructrice.
Ce qui est intéressant ici c’est que l’isolant est du SiO standard2/Si, ce qui le rend compatible avec la technique de fabrication de semi-conducteurs existante. La cellule FeFET présentée comportait un ruban de matériau de grille provenant d’un cristal cultivé en externe. Puisque l’on peut s’attendre à ce que les FeFET évoluent aussi bien que les MOSFET, la seule limitation significative semble alors être la limite ferroélectrique, c’est-à-dire la taille à laquelle un matériau cesse d’être ferroélectrique.
Naturellement, pour que ces FeFET constituent un stockage viable à long terme et/ou un remplacement de DRAM, ils doivent démontrer les qualités nécessaires. Dans la démonstration de Miao et al., ils ont constaté que l’appareil durait 1 200 cycles de lecture/écriture et conservait les données pendant 17 heures sans dégradation notable. Cela suggère que l’état IP/OOP est assez stable dans ce matériau de porte et autorise la méthode de fabrication utilisée pour des tests plus approfondis. Bien que la mémoire basée sur FeFET soit probablement loin d’être commercialisée à grande échelle, ces avancées laissent espérer que ce jour ne sera plus très loin.
