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北京华测试验仪器有限公司 国家高新技术企业 主营产品:电压击穿试验仪,表面体积电阻率测试仪,耐电弧试验仪

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当前位置:阿仪网>北京华测试验仪器有限公司>技术文章>Huace FE 铁电测试系统在铁电存储薄膜疲劳特性集成表征中的应用

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技术文章

Huace FE 铁电测试系统在铁电存储薄膜疲劳特性集成表征中的应用

点击次数:359 发布时间:2026/8/3 10:45:38

Huace FE 铁电测试系统在铁电存储薄膜疲劳特性集成表征中的应用

铁电薄膜存储器依靠薄膜电畴翻转实现电荷存储,反复读写循环会产生极化疲劳,剩余极化持续衰减,直接缩短存储芯片使用寿命。传统测试设备功能单一,疲劳、电滞回线、漏电流、印记效应需分设备分次检测,每次拆装样品会改变薄膜极化状态,无法完整追踪单次试样全周期疲劳演化规律。Huace FE 铁电测试系统无需变更样品接线,一套硬件集成疲劳 FM、动态电滞 DHM、漏电流 LM、印记 IM 多模块,可达1MHz 高频电滞采集,可连续完成上万次读写疲劳循环并定时自动采集电滞曲线,是铁电存储薄膜可靠性机理研究的设备。

一、铁电存储薄膜传统疲劳测试痛点

1.多指标测试需反复拆装,破坏薄膜原始极化状态电滞回线、疲劳循环、漏电流、印记测试分立设备,每次更换测试都要断开探针,薄膜内部存储电荷流失,前后测试样本基准不一致,无法准确量化疲劳衰减速率。

2.测试频率上限低,无法匹配存储芯片高频读写工况商用铁电存储器读写频率可达数百kHz,老式铁电设备仅数十kHz,低频疲劳试验低估高频交变电场下的疲劳劣化速度,材料筛选结论与芯片实际寿命偏差大。

3.脉冲时序精度不足,读写波形失真诱发额外弱点简易信号源脉冲上升沿缓慢、波形畸变,交变电场应力不均,上万次循环后疲劳曲线离散度高,难以区分不同掺杂薄膜疲劳耐久性能微小差异。

4.无同步漏电流监测,无法区分疲劳与漏电复合失效薄膜长期循环会同步出现极化疲劳与界面漏电流增加,普通设备只能单独测电滞曲线,无法同步关联漏电流变化,难以判断存储器件失效是电畴衰退还是界面电荷泄漏导致。

5.海量循环数据人工解析,研发效率低下上万次疲劳循环生成数百组电滞回线,人工提取剩余极化、矫顽场耗时严重,无法快速对比不同缓冲层、掺杂配方薄膜的疲劳耐久优劣。

二、集成多模式联动测试,单试样全程无拆装表征

Huace FE 主机一套接线覆盖动态电滞、疲劳、漏电流、印记测量四大功能,疲劳循环过程中软件可自定义间隔循环次数自动触发电滞回线采集,同步记录剩余极化Pr、矫顽场 Ec、稳态漏电流、印记偏移量四维参数,完整复现薄膜从状态到重度疲劳的全生命周期演化过程。内置 16 位任意波形发生器,脉冲宽度 100ns~1s 连续可调,脉冲边沿陡峭无畸变,上万次高频循环电场应力均匀统一,平行测试重复性大幅提升。

三、达1MHz 宽频电滞采集,复刻存储器高频读写工况

本机内置±10V 激励下电滞测试频率覆盖 1mHz~1MHz,匹配铁电存储芯片 kHz-MHz 区间高频读写工作场景。高频测试依旧保持信号采集,准确捕捉高频交变电场下电畴翻转损耗,量化高频疲劳衰减系数,弥补低频测试评估失真弱点。针对存储薄膜微弱极化信号,内置专用放大电路,微弱极化电荷不会被噪声掩盖。设备可外接高压功率放大器拓展测试电压,适配厚膜存储介质测试需求。

四、疲劳- 漏电流同步监测,区分两类存储失效机理

整套系统在疲劳循环运行时并行采集漏电流数据,同步绘制“循环次数 - 剩余极化 - 漏电流” 三维关联曲线,直观区分两种失效路径:一类为纯极化疲劳,漏电流无明显上升;另一类为界面弱点引发漏电加剧伴随极化衰退,为薄膜缓冲层、钝化层配方优化提供定向数据支撑。印记测量模块可同步监测电畴偏移程度,分析疲劳过程中氧空位迁移带来的印记效应叠加影响。

五、HuacePro 软件全自动批量解析,海量试验数据一键归档

配套HuacePro 测试软件,自动批量解析每一轮电滞回线特征参数,实时生成疲劳衰减趋势曲线,多组不同工艺薄膜曲线可同屏叠加直观对比。上万次无人值守长时疲劳循环可后台自动运行,中途无需人员干预,全部时序数据、曲线自动存储导出,可直接用于文章、芯片可靠性报告,省去人工绘图、数值计算工作量。


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