Thèse Etude Théorique de Mémoire à Base de Matériaux Ferroélectrique Bidimensionnel H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Par la suite, l'étude par DFT sera couplée au code de transport NEGF (Non-Equilibrium Green's Function) afin de calculer les caractéristiques courant-tension des mémoires. L'utilisation de simulations NEGF se justifie par les dimensions nanométriques du dispositif et par le rôle crucial que l'effet tunnel peut jouer dans son fonctionnement. Pour cette partie, le code DFT-NEGF [7] (github.com/marcopala/Green-Tea-), développé au sein de notre équipe de recherche, sera utilisé. Des ajouts au code, tels que le couplage du modèle de Landau à l'équation de Poisson, pourraient également être envisagés dans le cadre de cette thèse. Les objectifs actuels de la nanoélectronique sont de développer des composants plus performants mais également de faible consommation et durable. La récente découverte expérimentale de ces matériaux [1] (par exemple : SnTe, In2Se3, CuInP2S6) ouvre de nouvelles perspectives pour le développement d'une mémoire non volatile à faible coût énergétique contrairement aux OxRAMs actuelles. Les figures de mérite pour les mémoires non-volatiles sont la consommation énergétique, la vitesse d'écriture, le temps de rétention de l'information et la scalabilité. A partir de matériaux 2D, l'architecture du dispositif est simplifiée (empilement vertical du ferroélectrique entre deux contacts métalliques) et offre la perspective d'une intégration à forte densité et donc de scalabilité. Le principe de fonctionnement de ces mémoires est basé sur la modulation de la barrière Schottky. Cette dernière est créée avec les contacts métalliques à partir de la polarisation interne du matériau ferroélectrique qui joue également le rôle de barrière tunnel. Ainsi, en changeant le sens de la polarisation par un champ électrique extérieur, deux états non volatiles peuvent être définis. Ce principe de fonctionnement non destructif des FTJ permet une endurance élevée mais également des vitesses d'écriture élevées. Des ratios d'électro-résistance tunnel plus élevés que dans le FTJ à base de matériaux ferroélectrique 3D tel que le HfO2 sont attendus [2] et mesurés [3]. Du fait de leur extrême finesse, ces matériaux sont également intéressants pour l'aspect électronique durable. En effet, moins de matière est nécessaire pour leur croissance en comparaison des matériaux massifs. Une consommation électrique plus faible est également envisageable en raison du meilleur contrôle électrostatique qui permettrait de changer la polarisation avec une tension plus faible. Compréhension et étude du changement de polarisation des matériaux ferroélectriques bidimensionnels. Etude et design de mémoire à base de ces matériaux.