負電容場效應晶體管（NCFET）作為超低功耗集成電路非常具有潛力的候選器件結構之一,引起了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。NCFET與傳統(tǒng)金屬氧化物半導體場效應晶體管的區(qū)別在于柵極結構中插入的具有負電容行為的鐵電薄膜,通過柵極電壓放大效應突破亞閾值擺幅（SS）玻爾茲曼限制。本論文基于實驗研究探索NCFET典型電學特性和基本物理機制,具體內容分為四個部分: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）。通過后退火工藝,實現(xiàn)多晶HfZrO_x鐵電薄膜。退火溫度為450 ^oC時,Ge與GeSn NCFET相比于對照器件展現(xiàn)出一些列優(yōu)異的電學特性,包括亞60 mV/decade的陡峭開關特性、低于40 mV的回滯窗口以及22%的溝道電流增幅。在NCFET電容曲線中觀測到了負電容模型預測的柵電容尖峰效應... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
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縮略語對照表
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 負電容效應
        1.3.2 NCFET
    1.4 本文研究目標和內容安排
第二章 NCFET基本電學特性
    2.1 NCFET器件制備
    2.2 器件測試與分析
        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
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NCFET電學性能的影響
    3.3 A_(FE)/A_(MOS)對NCFET電學性能的影響
    3.4 t_(FE)對NCFET電學性能的影響
    3.5 V_(GS,range)對NCFET電學性能的影響
    3.6 本章小結
第四章 NCFET輸出曲線中的NDR效應
    4.1 NDR強度影響因素
    4.2 無回滯NCFET
    4.3 有回滯NCFET
    4.4 本章總結
第五章 NCFET頻率特性
    5.1 NCFET頻率特性影響因素
    5.2 MFMIS和MFIS結構NCFET制備
    5.3 器件測試與分析
        5.3.1 HZO鐵電薄膜頻率依賴性表征
        5.3.2 MFMIS結構NCFET頻率相關特性
        5.3.3 MFIS結構NCFET的性能表征
    5.4 本章小結
第六章 NCFET物理機制研究
    6.1 負電容效應微觀本質研究
    6.2 NCFET回滯行為的微觀本質研究
    6.3 本章小結
第七章 總結與展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3440541