铁电负电容场效应晶体管研究进展
ACTA PHYSICA SINICA（2020）
Abstract
铁电负电容场效应晶体管可以突破传统金属氧化物半导体场效应晶体管中的玻尔兹曼限制,将亚阈值摆幅降低到60 mV/dec以下,极大地改善了晶体管的开关电流比和短沟道效应,有效地降低了器件的功耗,为实现晶体管特征尺寸的减小和摩尔定律的延续提供了选择.本文分析总结了国内外近年来关于铁电负电容场效应晶体管代表性的研究进展,为进一步研究提供参考.首先介绍了铁电负电容场效应晶体管的研究背景及其意义;然后总结了铁电材料的基本性质和种类,并对铁电材料负电容的物理机制和铁电负电容场效应晶体管的工作原理进行了讨论;接下来从器件沟道材料维度的角度,分别总结了最近几年基于三维沟道材料和二维沟道材料且与氧化铪基铁电体结合的铁电负电容场效应晶体管的研究成果,并对器件的亚阈值摆幅、开关电流比、回滞电压和漏电流等性能的改善进行了分析概述;最后对铁电负电容场效应晶体管目前存在的问题和未来的发展方向作了总结与展望.
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Key words
ferroelectric negative capacitance field effect transistors,hafnia-based ferroelectrics,three-dimensional channel materials,two-dimensional channel materials
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