負(fù)電容場(chǎng)效應(yīng)晶體管（NCFET）作為超低功耗集成電路非常具有潛力的候選器件結(jié)構(gòu)之一,引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。NCFET與傳統(tǒng)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的區(qū)別在于柵極結(jié)構(gòu)中插入的具有負(fù)電容行為的鐵電薄膜,通過(guò)柵極電壓放大效應(yīng)突破亞閾值擺幅（SS）玻爾茲曼限制。本論文基于實(shí)驗(yàn)研究探索NCFET典型電學(xué)特性和基本物理機(jī)制,具體內(nèi)容分為四個(gè)部分:NCFET典型特性研究、影響NCFET電容匹配因素研究、NCFET頻率特性探索和NCFET物理機(jī)制揭示。一、NCFET典型特性研究利用前柵工藝制備鍺（Ge）與鍺錫（GeSn）溝道NCFET,其中鐵電材料為鋯（Zr）摻雜的氧化鉿（HfO₂）,即鉿鋯氧（HfZrO_x）。通過(guò)后退火工藝,實(shí)現(xiàn)多晶HfZrO_x鐵電薄膜。退火溫度為450 ^oC時(shí),Ge與GeSn NCFET相比于對(duì)照器件展現(xiàn)出一些列優(yōu)異的電學(xué)特性,包括亞60 mV/decade的陡峭開(kāi)關(guān)特性、低于40 mV的回滯窗口以及22%的溝道電流增幅。在NCFET電容曲線中觀測(cè)到了負(fù)電容模型預(yù)測(cè)的柵電容尖峰效應(yīng)... 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 新型低功耗晶體管
        1.2.1 TFET
        1.2.2 Spin MOSFET
        1.2.3 Dirac-source FET
    1.3 NCFET研究現(xiàn)狀
        1.3.1 負(fù)電容效應(yīng)
        1.3.2 NCFET
    1.4 本文研究目標(biāo)和內(nèi)容安排
第二章 NCFET基本電學(xué)特性
    2.1 NCFET器件制備
    2.2 器件測(cè)試與分析
        2.2.1 鐵電薄膜材料表征
        2.2.2 Ge NCFET性能表征
        2.2.3 GeSn NCFET性能表征
    2.3 本章小結(jié)
第三章 NCFET電容匹配影響因素
    3.1 電容匹配影響因素
    3.2 T_(Annealing)對(duì)NCFET電學(xué)性能的影響
    3.3 A_(FE)/A_(MOS)對(duì)NCFET電學(xué)性能的影響
    3.4 t_(FE)對(duì)NCFET電學(xué)性能的影響
    3.5 V_(GS,range)對(duì)NCFET電學(xué)性能的影響
    3.6 本章小結(jié)
第四章 NCFET輸出曲線中的NDR效應(yīng)
    4.1 NDR強(qiáng)度影響因素
    4.2 無(wú)回滯NCFET
    4.3 有回滯NCFET
    4.4 本章總結(jié)
第五章 NCFET頻率特性
    5.1 NCFET頻率特性影響因素
    5.2 MFMIS和MFIS結(jié)構(gòu)NCFET制備
    5.3 器件測(cè)試與分析
        5.3.1 HZO鐵電薄膜頻率依賴性表征
        5.3.2 MFMIS結(jié)構(gòu)NCFET頻率相關(guān)特性
        5.3.3 MFIS結(jié)構(gòu)NCFET的性能表征
    5.4 本章小結(jié)
第六章 NCFET物理機(jī)制研究
    6.1 負(fù)電容效應(yīng)微觀本質(zhì)研究
    6.2 NCFET回滯行為的微觀本質(zhì)研究
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3440541