基于铁电/介电界面电荷动力学的负电容晶体管调控机理研究

基本信息
批准号:61904103
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李秀妍
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
铁电/介电界面电荷动力学负电容效应内部电压放大亚阈值摆幅控制
结项摘要

Transistor innovation based on new materials and structures towards breaking through the Boltzmann tyranny in subthreshold swing (SS) is required for beyond CMOS technologies. Negative Capacitance Field Effective Transistor (NCFET) based on ferroelectric materials is considered to be one of the most promising choices. However, the experimentally observed negative capacitance effect is quite different from the initially proposed concept. Thus, although the steep SS has been demonstrated in ferroelectric-insulator-based FET, the control of its hysteresis and range is still short of sufficient theory support and is difficult technically. Focusing on this issue, we propose that the internal potential gain, the key for getting steep SS, is closely associated with charge dynamics at ferroelectric/paraelectric interface in actual NCFET. Therefore, we are planning to experimentally and theoretically study the charge dynamics at ferroelectric/paraelectric interface and its effect on the internal potential gain, to directly and quantitatively correlate them with SS in actual NCFET, and to build up a physical and analytical model towards the control of steep SS. This study will provide significant results for deep discussion of application prospect of actual NCFET in next generation CMOS technologies, will provide theoretical support and experimental parameters for demonstrating possible high-performance-NCFET, and will bring new insights into the studying of other ferroelectric-based electron devices.

后摩尔定律时代的CMOS技术亟需可使亚阈值摆幅突破玻尔兹曼限制的新型微纳电子器件,其中基于铁电材料的负电容晶体管被认为是未来最重要的概念之一。但实验验证的负电容效应与最初概念之间具有很大不同,因而实际负电容晶体管陡峭亚阈值摆幅在区间、滞回等方面的控制依然缺乏有效的理论指导,存在很大的技术难度。针对这样的难题,本项目提出内部电压放大作为陡峭亚阈值摆幅实现的关键与铁电/介电界面电荷动力学密切相关;因此拟从理论和实验两方面系统深入地研究铁电/介电界电荷动力学及其对内部电压放大的影响,并获得它们与陡峭亚阈值摆幅之间的定量相关关系;以此为基础,建立新的面向实际负电容晶体管陡峭亚阈值摆幅控制的物理和数学模型。本项目的开展对深入探讨实际负电容晶体管在未来CMOS技术中的应用前景具有重要的意义,将为可能的高性能负电容晶体管的实现提供有效的理论指导和实验参数,也对其它新型铁电微纳电子器件的研发具有指导意义。

项目摘要

后摩尔定律时代的CMOS技术亟需可使亚阈值摆幅突破玻尔兹曼限制的新型微纳电子器件,其中基于铁电材料的负电容晶体管被认为是未来最重要的概念之一。但目前学术界对负电容晶体管实际工作机制存在很大的争议。针对该关键问题,本项目着眼于内部电压放大效应作为陡峭亚阈值摆幅实现的关键,实现了对铁电/介电界面电荷动力学的物理和数学建模,并在此基础上设计实验,验证了其与内部电压放大效应之间的关系,并进一步验证了内部电压放大效应和铁电晶体管陡峭亚阈值摆幅之间存在的直接关系,在此基础上建立了面向面向实际负电容晶体管陡峭亚阈值摆幅控制的物理和数学模型。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
4

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

李秀妍的其他基金

批准号:91964110
批准年份:2019
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划

相似国自然基金

1

面向超构电容器的负介电材料设计及正-负介电协同增强机理

批准号:51771104
批准年份:2017
负责人:刘峣
学科分类:E0107
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

铁电介电基底上石墨烯的制备及其界面效应对电性能调控的研究

批准号:51002076
批准年份:2010
负责人:周建新
学科分类:E0203
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

介电/铁电异质叠层薄膜的界面耦合效应研究

批准号:51572205
批准年份:2015
负责人:周静
学科分类:E0206
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
4

基于负介电材料的三明治结构叠层电容器

批准号:51871146
批准年份:2018
负责人:范润华
学科分类:E0107
资助金额:60.00
项目类别:面上项目