鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FeFET）憑借其具有更快的讀寫速度、更低的功耗以及較強(qiáng)的抗輻照性能等優(yōu)勢(shì)已被公認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦痛鎯?chǔ)器之一。然而,FeFET要達(dá)到商業(yè)化的要求,還有包括保持性能損失、印記失效、疲勞失效在內(nèi)的一些失效問(wèn)題需要解決。而位錯(cuò)、氧空位、退極化場(chǎng)等微觀結(jié)構(gòu)是影響晶體管漏-源電流大小的根本因素。深入研究位錯(cuò)等微觀結(jié)構(gòu)對(duì)漏-源電流的影響機(jī)理及影響規(guī)律對(duì)揭示FeFET的失效機(jī)理及主觀利用這些微觀因素來(lái)預(yù)防其失效有著重要意義。具體的研究?jī)?nèi)容如下:1.建立了MFS（金屬-鐵電-半導(dǎo)體）結(jié)構(gòu)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的通用跨尺度模型并驗(yàn)證了模型正確性。將相場(chǎng)理論與半導(dǎo)體器件方程相結(jié)合,并推導(dǎo)出相關(guān)偏微分方程的弱形式,然后采用有限元的方法求解。該模型成功的將疇結(jié)構(gòu)與晶體管溝道中的電流聯(lián)系起來(lái),且得到的晶體管轉(zhuǎn)移特性曲線與實(shí)驗(yàn)所測(cè)的值吻合,證明了所建模型的正確性。通過(guò)模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)鐵電層下表面處的c疇是決定晶體管中電流的關(guān)鍵。2.考慮位錯(cuò)所帶來(lái)的附加應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng),建立了含位錯(cuò)的MFS結(jié)構(gòu)的FeFET跨尺度模型。利用該模型,研究了位錯(cuò)在鐵電薄膜中位置、位錯(cuò)密度以及位錯(cuò)的強(qiáng)度對(duì)晶體管電學(xué)性能的影響。模擬... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鈣鈦礦材料的電滯回線

c E和c+E 為極化為零時(shí)的電場(chǎng)。將極化方向相同電薄膜厚度方向的電疇稱之為 a 疇，平行于薄膜鄰疇結(jié)構(gòu)間的接觸面稱之為疇壁[1]。如圖 1.2 所相鄰疇之間極化方向的不同，鐵電電疇又可分為平行的 c 疇構(gòu)成，而 90 疇是由相鄰的 a、c 疇構(gòu)圖 1.1 鈣鈦礦材料的電滯回線

存儲(chǔ)器憑借其斷電后數(shù)據(jù)不易丟失的特點(diǎn)，正在被不斷開(kāi)發(fā)，從電腦內(nèi)存條到 CPU 緩存。這些基于電荷存儲(chǔ)的主流非寸在不斷縮減并且存儲(chǔ)速度也在不斷提高，但是遂穿層也達(dá)到其尺寸縮減的物理極限。此外，由于這些存儲(chǔ)器都是用于類似于航空、醫(yī)療等高輻射領(lǐng)域。而當(dāng)前新興的一些相變存儲(chǔ)器 (PRAM) 它是基于相變存儲(chǔ)信息對(duì)溫度有很高高溫環(huán)境；磁存儲(chǔ)器 (MRAM) 是利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流，因此滿足要求，而對(duì)于磁場(chǎng)的控制是很困難的[10]。鐵電存儲(chǔ)器r 和r P來(lái)讀取信息，擁有先天的抗輻射性能優(yōu)勢(shì)[11]。而且性存儲(chǔ)器包括 FLASH 存儲(chǔ)器、相變存儲(chǔ)器 (OUM)、阻，鐵電存儲(chǔ)器有一下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：(1) 對(duì)周圍環(huán)境沒(méi)有過(guò)高的要寫數(shù)據(jù)；(3) 操作電壓低；(4) 寬的溫度使用范圍；(5) 信息理論存儲(chǔ)量；(7) 抗輻射性能強(qiáng)等特點(diǎn)。在汽車行業(yè)、電及航天國(guó)防等方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。已成為關(guān)系國(guó)家整術(shù)，它的發(fā)展對(duì)于國(guó)防建設(shè)甚至家國(guó)安全都有著重要的意義


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