發(fā)布時(shí)間：2019-10-08 08:19

【摘要】：一直以來,MOSFET決定著電子集成電路領(lǐng)域的發(fā)展。隨著空間探測(cè)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,對(duì)電子產(chǎn)品在輻照環(huán)境下的性能要求也越來越高,然而MOSFET在輻照環(huán)境下卻表現(xiàn)出不可靠性。鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Fe FET)因?yàn)槠渚哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非揮發(fā)性、低功耗、可高速大密度存取、良好的抗輻射性能等優(yōu)點(diǎn)而吸引了研究者們的廣泛研究。并有科學(xué)家預(yù)測(cè)它將取代傳統(tǒng)MOSFET的主導(dǎo)地位。然而,現(xiàn)階段鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管僅僅在存儲(chǔ)器方面的應(yīng)用得到一定的研究,為了奠定其在邏輯電路應(yīng)用的基礎(chǔ)促進(jìn)其發(fā)展,建立鐵電晶體管基本模型,研究其基本邏輯行為是非常有必要的。本文利用器件仿真軟件Sentaurus TCAD研究了鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本邏輯操作和信息存儲(chǔ)機(jī)制,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于鐵電晶體管的邏輯電路和查找表存儲(chǔ)電路,并完成了鐵電查找表的功能驗(yàn)證。首先,我們根據(jù)硅器件描述方程和鐵電極化描述性方程,利用Sentaurus TCAD軟件搭建了金屬-鐵電-絕緣體-半導(dǎo)體(MFIS)結(jié)構(gòu)的FeFET模型,研究了在不同的材料參數(shù)和工作電壓下的電學(xué)性能。仿真結(jié)果表明:(1)鐵電層決定了MFIS-FeFET的信息存儲(chǔ)性能,能夠?qū)w管溝道電導(dǎo)率進(jìn)行直接調(diào)控作用。(2)柵極絕緣層不僅可以隔離鐵電層與硅襯底,還可以對(duì)降落到鐵電層的電壓起到調(diào)節(jié)作用。(3)柵極工作電壓的大小決定了MFIS-FeFET的工作性質(zhì),在大的柵極電壓下,FeFET可以作為存儲(chǔ)器件使用,在小的柵極電壓下,FeFET可以作為邏輯管使用。其次,建立了基于FeFET的基本邏輯電路,包括共源級(jí)、共漏級(jí)、反相器和靈敏放大器,實(shí)現(xiàn)了它們的基本邏輯功能。仿真結(jié)果表明:在較低操作電壓下,MFIS-FeFET因?yàn)榫邆銶OSFET的基本結(jié)構(gòu),可以完成基本的邏輯操作;在較高柵極操作電壓下,鐵電層發(fā)生反轉(zhuǎn),此時(shí),MFIS-FeFET具備存儲(chǔ)功能。最后,設(shè)計(jì)了基于FeFET的查找表電路。該電路是在傳統(tǒng)查找表電路基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)而來。通過對(duì)鐵電存儲(chǔ)陣列讀寫方式進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了更加適合于鐵電存儲(chǔ)陣列的讀寫操作方式。對(duì)所設(shè)計(jì)的鐵電查找表電路完成了基本的的功能仿真。為FeFET在存儲(chǔ)設(shè)備和邏輯電路的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
【圖文】：

第一章 緒論鐵電材料晶體中某些具備自發(fā)極化特性的類別稱為鐵電體。鐵電體上施加偏置電壓時(shí)，會(huì)發(fā)生兩個(gè)或者以上方向的自著外加電場(chǎng)而變化[1-2]。我們把這種特性叫做鐵電體的鐵電性的產(chǎn)生，是因?yàn)殍F電體中電偶極矩的存在[2-3]，32 個(gè)晶體學(xué)點(diǎn)群中，存在 10 個(gè)特殊的點(diǎn)群：1(C1)、2(2(C2v)、3m(C3v)、4mm(C4v)、6mm(C6v)，我們稱之為極些點(diǎn)群的晶體內(nèi)部，因?yàn)檎?fù)電子不對(duì)稱而形成了電極化方向保持一致。鐵電體極化的大小與方向又和外加稱為電滯回線[4]。鐵電滯回線與居里溫度是鐵電體的外準(zhǔn)定義為：鐵電體的自發(fā)極化強(qiáng)度P與外加電場(chǎng)強(qiáng)度E值函數(shù)。

于鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管查找表的設(shè)計(jì)與仿化速度，也就是減小的速度要比 1 的左半支，從曲線 4-5-6 段可一一個(gè)方向，極化方向發(fā)生了翻最小電場(chǎng)叫做矯頑場(chǎng) Ec。從電況與正向電壓時(shí)類似。是羅息鹽(酒石酸鉀鈉，NaKC4其具備電滯回特性。經(jīng)歷了九十、mm2(C2v)、3m(C3v)、4mm(C鐵電性的材料�？傮w上可以將它體；含氟八面體的鐵電體；含其
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN386

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本文編號(hào)：2546210