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內(nèi)容簡介

　　鐵電負電容場效應晶體管針對后摩爾時代集成電路產(chǎn)業(yè)日益嚴重的功耗問題，簡要介紹芯片功耗、工作電壓和場效應晶體管亞閾值特性的關系，并通過解析鐵電負電容場效應晶體管陡峭亞閾值特性工作機理，闡明鐵電負電容場效應晶體管技術對于突破后摩爾時代功耗瓶頸的關鍵作用。為明確鐵電負電容場效應晶體管領域的發(fā)展現(xiàn)狀，本書講述該領域各個方面的代表性研究成果，一方面闡述已經(jīng)取得的成果，另一方面希望通過剖析亟待解決的關鍵技術問題，指明未來發(fā)展方向。本書主要內(nèi)容包括氧化鉿基鐵電材料，鐵電負電容場效應晶體管的概念及其發(fā)展歷程、基本電學特性、電容匹配原則、負微分電阻（NDR）效應以及頻率響應特性等。此外，本書還詳細闡述了鐵電負電容效應存在性研究及其本質(zhì)探索的相關內(nèi)容。本書是一本理論與實踐并重的專業(yè)技術圖書，可供從事新型低功耗器件研究及鐵電負電容場效應晶體管研究的科研工作者和相關專業(yè)的高校研究生閱讀參考。

作者簡介

　　周久人西安電子科技大學教授，博士生導師，國家級青年人才、小米青年學者，杭州市B類高層次人才，中國電子學會會員、IEEE會員。在IEEE IEDM 等國際會議和 IEEE EDL、IEEE TED 等國際期刊發(fā)表論文八十余篇；申請發(fā)明專利近四十項，已授權十五項；博士論文入選陜西省優(yōu) 秀博士學位論文和中國電子學會優(yōu) 秀博士學位論文。目前主持科技創(chuàng)新2030—“新一代人工智能”重大項目等多個國家級項目。主要研究領域為先進鐵電存儲器及芯片。韓根全西安電子科技大學教授，西安電子科技大學杭州研究院后摩爾器件與芯片實驗室主任，國家級人才。長期從事半導體材料、器件和芯片研制方面的科研和教學工作，取得國際領先的研究成果，在 IEEE EDL等 SCI 收錄期刊發(fā)表論文 200余篇。承擔國家自然科學基金重大項目、國家重點研發(fā)計劃等多個國家級和省部級項目。郝躍中國科學院院士，西安電子科技大學教授、博士生導師，微電子技術領域專家，教育部高等學校電子信息類專業(yè)教學指導委員會主任委員，“核高基”國家科技重大專項實施專家組組長和總裝備部微電子技術專家組組長。獲國家技術發(fā)明獎二等獎一項，國家科學技術進步獎二等獎、三等獎各一項。

圖書目錄

第1 章　緒　論 1
1.1　后摩爾時代的低功耗應用需求 1
1.2　后摩爾時代的新型低功耗場效應晶體管 7
1.2.1　隧穿場效應晶體管 7
1.2.2　自旋場效應晶體管 9
1.2.3　狄拉克源場效應晶體管 10
1.2.4　鐵電負電容場效應晶體管 11
1.3　本章小結 12
參考文獻 12

第2 章　氧化鉿基鐵電材料 15
2.1　鐵電材料概述 15
2.1.1　鐵電材料定義 15
2.1.2　鐵電材料的發(fā)展與需求 19
2.2　氧化鉿基鐵電材料的研究進展 21
2.2.1　晶體結構 21
2.2.2　摻雜工程 22
2.2.3　工藝探索 25
2.3　新型氧化鉿基鐵電材料的應用 34
2.3.1　高介電響應“多態(tài)相邊界”絕緣材料 35
2.3.2　非易失性可重構鐵電摻雜技術 39
2.4　本章小結 43
參考文獻 43

第3 章　鐵電負電容場效應晶體管的概念及其發(fā)展歷程 47
3.1　負電容效應 47
3.1.1　負電容效應定義 47
3.1.2　負電容效應原理 49
3.1.3　負電容效應的穩(wěn)定性 50
3.2　鐵電負電容場效應晶體管陡峭亞閾值特性 53
3.2.1　亞閾值擺幅 53
3.2.2　陡峭亞閾值特性 54
3.3　鐵電負電容場效應晶體管發(fā)展歷程 56
3.3.1　基本電學特性 56
3.3.2　電容匹配原則 66
3.3.3　NDR 效應 69
3.3.4　頻率響應特性 71
3.3.5　負電容效應存在性及本質(zhì) 73
3.4　本章小結 76
參考文獻 76

第4 章　鐵電負電容場效應晶體管的基本電學特性 81
4.1　鐵電負電容場效應晶體管制備工藝 82
4.2　鐵電負電容場效應晶體管性能表征 84
4.2.1　鐵電材料的鐵電性表征 84
4.2.2　鍺溝道鐵電負電容場效應晶體管電學性能表征 85
4.2.3　鍺錫溝道鐵電負電容場效應晶體管電學性能表征 90
4.3　本章小結 91
參考文獻 92

等5 章　鐵電負電容場效應晶體管的電容匹配原則 97
5.1　電容匹配原則影響因素分析 97
5.2　電容匹配原則調(diào)控手段論證 99
5.2.1　TAnnealing 對NCFET 電學性能的影響 100
5.2.2　AFE/AMOS 對NCFET 電學性能的影響 108
5.2.3　tFE 對NCFET 電學性能的影響 113
5.2.4　VG, range 對NCFET 電學性能的影響 116
5.3　電容匹配原則微觀機理解析 120
5.4　本章小結 127
參考文獻 127

第6 章　鐵電負電容場效應晶體管的NDR 效應 131
6.1　NDR 效應產(chǎn)生機理 132
6.2　NDR 效應調(diào)控機制 135
6.2.1　理論研究 135
6.2.2　實驗研究 139
6.3　NDR 效應相關應用 144
6.3.1　短溝道效應抑制 145
6.3.2　高增益跨導放大器 149
6.4　本章小結 153
參考文獻 154

第7 章　鐵電負電容場效應晶體管的頻率響應特性 157
7.1　鐵電材料本征延時 157
7.1.1　鐵電電容- 電阻延時評估系統(tǒng) 158
7.1.2　亞納秒鐵電電容快速測試系統(tǒng) 164
7.2　鐵電負電容器件頻率響應特性 170
7.2.1　材料選取原則 170
7.2.2　結構設計原則 174
7.2.3　電路應用頻率響應特性 184
7.3　本章小結 187
參考文獻 188

第8 章　鐵電負電容效應機理研究 193
8.1　鐵電負電容效應存在性研究 193
8.2　鐵電負電容效應本質(zhì)探索 207
8.3　本章小結 222
參考文獻 222

第9 章　總結與展望 225
9.1　總結 226
9.1.1　鐵電負電容器件優(yōu)化 226
9.1.2　新型溝道材料負電容器件 231
9.1.3　新型負電容器件應用 235
9.2　展望 239
參考文獻 240