A model for metal-ferroelectric-metal heterostructures with Schottky contacts is proposed. The model adapts the general theories of metal-semiconductor rectifying contacts for the particular case of metal-ferroelectric contact by introducing the ferroelectric polarization as a sheet of surface charge located at a finite distance from the electrode interface, a deep trapping level of high concentration, and the static and dynamic values of the dielectric constant. Consequences of the proposed model on relevant quantities of the Schottky contact such as builtin voltage, charge density, and depletion width, as well as on the interpretation of the current-voltage and capacitance-voltage characteristics are discussed in detail.

1.
J. F.
Scott
, in
Ferroelectric Memories
,
Advanced Microelectronics Series
, Vol.
3
, edited by
K.
Itoh
and
T.
Sakurai
(
Springer-Verlag
, Berlin,
2000
).
2.
K.
Uchino
,
Ferroelectric Devices
(
Marcel Dekker
, New York,
2000
).
3.
M.
Grossman
,
O.
Lohse
,
D.
Bolten
,
U.
Boettger
, and
R.
Waser
,
J. Appl. Phys.
92
,
2688
(
2002
);
M.
Grossman
,
O.
Lohse
,
D.
Bolten
,
U.
Boettger
, and
R.
Waser
,
J. Appl. Phys.
92
,
2680
(
2002
).
4.
T.
Mihara
and
H.
Watanabe
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
34
,
5664
(
1995
);
T.
Mihara
and
H.
Watanabe
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
34
,
5674
(
1995
).
5.
P. W.
Boom
,
R. M.
Wolf
,
J. F. M.
Cillessen
, and
M. P. C. M.
Krijn
,
Phys. Rev. Lett.
73
,
2107
(
1994
).
6.
J. C.
Shin
,
J.
Park
,
C. S.
Hwang
, and
H. J.
Kim
,
J. Appl. Phys.
86
,
506
(
1999
).
7.
C.
Shudhama
,
A. C.
Campbell
,
P. D.
Maniar
,
R. E.
Jones
,
R.
Moazzami
,
C. J.
Mogab
, and
J. C.
Lee
,
J. Appl. Phys.
75
,
1014
(
1994
).
8.
I.
Stolichnov
and
A.
Tagantsev
,
J. Appl. Phys.
84
,
3216
(
1998
).
9.
B.
Nagarajan
,
S.
Aggaarwal
,
T. K.
Song
,
T.
Sawhney
, and
R.
Ramesh
,
Phys. Rev. B
59
,
16022
(
1999
).
10.
C.
Hwang
, et al 
J. Appl. Phys.
85
,
287
(
1999
).
11.
Y. S.
Yang
,
S. J.
Lee
,
S. H.
Kim
,
B. G.
Chae
, and
M. S.
Jang
,
J. Appl. Phys.
84
,
5005
(
1998
).
12.
B.
Nagarajan
,
S.
Aggarwal
, and
R.
Ramesh
,
J. Appl. Phys.
90
,
375
(
2001
).
13.
S. G.
Yoon
,
A. I.
Kingon
, and
S. H.
Kim
,
J. Appl. Phys.
88
,
6690
(
2000
).
14.
S.
Bhattacharyya
,
A.
Laha
, and
S. B.
Krupanidhi
,
J. Appl. Phys.
91
,
4543
(
2002
).
15.
H.
Schroeder
,
S.
Schmitz
, and
P.
Meuffels
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
781
(
2003
).
16.
J. D.
Baniecki
,
T.
Shioga
,
K.
Kurihara
, and
N.
Kamehara
,
J. Appl. Phys.
94
,
6741
(
2003
).
17.
S.
Gopalan
,
V.
Balu
,
J. H.
Lee
,
J. H.
Han
, and
J. C.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
1526
(
2000
).
18.
S. T.
Chang
and
J. Y.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
655
(
2002
).
19.
S.
Sadashivan
,
S.
Aggarwal
,
T. K.
Song
,
R.
Ramesh
,
J. T.
Evans
 Jr.
,
B. A.
Tuttle
,
W. L.
Warren
, and
D.
Dimos
,
J. Appl. Phys.
83
,
2165
(
1998
).
20.
A. Q.
Jiang
,
J. F.
Scott
,
M.
Dawber
, and
C.
Wang
,
J. Appl. Phys.
92
,
7656
(
2002
).
21.
M. V.
Raymond
and
D. M.
Smyth
,
J. Phys. Chem. Solids
57
,
1507
(
1996
).
22.
S.
Aggarwal
and
R.
Ramesh
,
Annu. Rev. Mater. Sci.
28
,
463
(
1998
).
23.
V. K.
Yarmarkin
,
B. M.
Gol’tsman
,
M. M.
Kazanin
, and
V. V.
Lemanov
,
Phys. Solid State
42
,
511
(
2000
).
24.
J. F.
Scott
,
C. A.
Araujo
,
B. M.
Melnick
,
L. D.
McMillan
, and
R.
Zuleeg
,
J. Appl. Phys.
70
,
382
(
1991
).
25.
M.
Dawber
and
J. F.
Scott
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
1060
(
2000
).
26.
C. H.
Lin
,
P. A.
Friddle
,
C. H.
Ma
,
A.
Daga
, and
H.
Chen
,
J. Appl. Phys.
90
,
1509
(
2001
).
27.
B. M.
Gol’tsman
,
V. K.
Yarmarkin
, and
V. V.
Lemanov
,
Phys. Solid State
42
,
1083
(
2000
).
28.
F. M.
Pontes
,
D. S. L.
Pontes
,
E. R.
Leite
,
E.
Longo
,
A. J.
Chiquito
,
P. S.
Pizani
, and
J. A.
Varela
,
J. Appl. Phys.
94
,
7256
(
2003
).
29.
L.
Lee
,
C. H.
Choi
,
B. H.
Park
,
T. W.
Noh
, and
J. K.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
3380
(
1998
).
30.
D. P.
Chu
,
Z. G.
Zhang
,
P.
Migliorato
,
B. M.
McGregor
,
K.
Ohashi
,
K.
Hasegawa
, and
T.
Shimoda
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
5204
(
2002
).
31.
H. Z.
Jin
and
J.
Zhu
,
J. Appl. Phys.
92
,
4594
(
2002
).
32.
J.
McAneney
,
L. J.
Sinnamon
,
R. M.
Bowman
, and
J. M.
Gregg
,
J. Appl. Phys.
94
,
4566
(
2003
).
33.
D. K.
Schroeder
,
Semiconductor Material and Device Characterization
(
Wiley-Interscience
, New York,
1998
).
34.
P.
Braeunlich
,
Thermally Stimulated Relaxation in Solids
(
Springer
, Berlin,
1979
).
35.
S. M.
Sze
,
Physics of Semiconductor Devices
, 2nd ed. (
Wiley
, New York,
1981
), Chaps. 7 and 10.
36.
K. C.
Kao
and
W.
Hwang
, in
Electronic Transport in Solids
,
International series in the Science of the Solid State
Vol.
14
, edited by
B. R.
Pamplin
(
Pergamon
, Oxford,
1981
).
37.
R.
Kretschmer
and
K.
Binder
,
Phys. Rev. B
20
,
1065
(
1979
).
38.
M. E.
Lines
and
A. M.
Glass
,
Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials
(
Clarendon
, Oxford,
1977
).
39.
H.
Shen
,
F. C.
Rong
,
R.
Lux
,
J.
Pamulapati
,
M.
Taysing-Lara
,
M.
Dutta
, and
E. H.
Poindexter
,
Appl. Phys. Lett.
61
,
1585
(
1992
).
40.
Y. H.
Chen
,
Z.
Yang
,
Z. G.
Wang
, and
R. G.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
1866
(
1998
).
41.
Y. H.
Chen
,
Z. G.
Wang
, and
Z.
Yang
,
J. Appl. Phys.
87
,
2923
(
2000
).
42.
X. M.
Lu
,
F.
Schlaphof
,
S.
Grafstroem
,
C.
Loppacher
, and
L. M.
Eng
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
3215
(
2002
).
43.
D.
Goren
,
N.
Amir
, and
Y.
Nemirovsky
,
J. Appl. Phys.
71
,
318
(
1992
).
44.
D.
Goren
and
Y.
Nemirovsky
,
J. Appl. Phys.
77
,
244
(
1995
).
45.
K.
Shiojima
and
J. M.
Woodall
,
J. Vac. Sci. Technol. B
17
,
2030
(
1999
).
46.
S.
Zafar
,
R. E.
Jones
,
B.
Jiang
,
B.
White
,
V.
Kaushik
, and
S.
Gillespie
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
3533
(
1998
).
47.
H. H.
Wang
 et al,
Appl. Phys. Lett.
78
,
1676
(
2001
).
48.
D.
Nagano
,
H.
Funakubo
,
K.
Shinozaki
, and
N.
Mizutani
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
2017
(
1998
).
49.
Y. S.
Yang
,
S. J.
Lee
,
S. H.
Kim
,
B. G.
Chae
, and
M. S.
Jiang
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
36
,
749
(
1997
).
50.
D. C.
Lupascu
,
Phys. Rev. B
70
,
184124
(
2004
).
51.
I.
Boerasu
,
L.
Pintilie
,
M.
Pereira
,
M. I.
Vasilevskyi
, and
M. J. M.
Gomes
,
J. Appl. Phys.
93
,
4776
(
2003
).
52.
G.
Vincent
,
D.
Bois
, and
P.
Pinard
,
J. Appl. Phys.
46
,
5173
(
1975
).
53.
J.
Rodriguez Contreras
,
H.
Kohlstedt
,
U.
Poppe
,
R.
Waser
,
C.
Buchal
, and
N. A.
Pertsev
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
4595
(
2003
).
You do not currently have access to this content.