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內(nèi)容簡介

　　鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管針對后摩爾時代集成電路產(chǎn)業(yè)日益嚴(yán)重的功耗問題，簡要介紹芯片功耗、工作電壓和場效應(yīng)晶體管亞閾值特性的關(guān)系，并通過解析鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管陡峭亞閾值特性工作機(jī)理，闡明鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管技術(shù)對于突破后摩爾時代功耗瓶頸的關(guān)鍵作用。為明確鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，本書講述該領(lǐng)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(guān)鍵技術(shù)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(fù)電容場效應(yīng)晶體管的概念及其發(fā)展歷程、基本電學(xué)特性、電容匹配原則、負(fù)微分電阻（NDR）效應(yīng)以及頻率響應(yīng)特性等。此外，本書還詳細(xì)闡述了鐵電負(fù)電容效應(yīng)存在性研究及其本質(zhì)探索的相關(guān)內(nèi)容。本書是一本理論與實踐并重的專業(yè)技術(shù)圖書，可供從事新型低功耗器件研究及鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管研究的科研工作者和相關(guān)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(xué)教授，博士生導(dǎo)師，國家級青年人才、小米青年學(xué) 者，杭州市B類高層次人才，中國電子學(xué)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(quán)十五項；博士論文入選陜西省優(yōu) 秀博士學(xué)位論文和中國電子學(xué)會優(yōu) 秀博士學(xué)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(lǐng)域為先進(jìn)鐵電存儲器及芯片。韓根全西安電子科技大學(xué)教授，西安電子科技大學(xué)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(dǎo)體材料、器件和芯片研制方面的科研和教學(xué)工作，取得國際領(lǐng) 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(dān)國家自然科學(xué)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(xué)院院士，西安電子科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，微電子技術(shù)領(lǐng)域?qū)?家，教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)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(shù)專家組組長。獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎一項，國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)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(yīng)用需求 1
1.2　后摩爾時代的新型低功耗場效應(yīng)晶體管 7
1.2.1　隧穿場效應(yīng)晶體管 7
1.2.2　自旋場效應(yīng)晶體管 9
1.2.3　狄拉克源場效應(yīng)晶體管 10
1.2.4　鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管 11
1.3　本章小結(jié) 12
參考文獻(xiàn) 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(jìn)展 21
2.2.1　晶體結(jié)構(gòu) 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(yīng)用 34
2.3.1　高介電響應(yīng)“多態(tài)相邊界”絕緣材料 35
2.3.2　非易失性可重構(gòu)鐵電摻雜技術(shù) 39
2.4　本章小結(jié) 43
參考文獻(xiàn) 43

第3 章　鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管的概念及其發(fā)展歷程 47
3.1　負(fù)電容效應(yīng) 47
3.1.1　負(fù)電容效應(yīng)定義 47
3.1.2　負(fù)電容效應(yīng)原理 49
3.1.3　負(fù)電容效應(yīng)的穩(wěn)定性 50
3.2　鐵電負(fù)電容場效應(yīng)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(fù)電容場效應(yīng)晶體管發(fā)展歷程 56
3.3.1　基本電學(xué)特性 56
3.3.2　電容匹配原則 66
3.3.3　NDR 效應(yīng) 69
3.3.4　頻率響應(yīng)特性 71
3.3.5　負(fù)電容效應(yīng)存在性及本質(zhì) 73
3.4　本章小結(jié) 76
參考文獻(xiàn) 76

第4 章　鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管的基本電學(xué)特性 81
4.1　鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管制備工藝 82
4.2　鐵電負(fù)電容場效應(yīng)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(fù)電容場效應(yīng)晶體管電學(xué)性能表征 85
4.2.3　鍺錫溝道鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管電學(xué)性能表征 90
4.3　本章小結(jié) 91
參考文獻(xiàn) 92

等5 章　鐵電負(fù)電容場效應(yīng)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(xué)性能的影響 100
5.2.2　AFE/AMOS 對NCFET 電學(xué)性能的影響 108
5.2.3　tFE 對NCFET 電學(xué)性能的影響 113
5.2.4　VG, range 對NCFET 電學(xué)性能的影響 116
5.3　電容匹配原則微觀機(jī)理解析 120
5.4　本章小結(jié) 127
參考文獻(xiàn) 127

第6 章　鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管的NDR 效應(yīng) 131
6.1　NDR 效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理 132
6.2　NDR 效應(yīng)調(diào)控機(jī)制 135
6.2.1　理論研究 135
6.2.2　實驗研究 139
6.3　NDR 效應(yīng)相關(guān)應(yīng)用 144
6.3.1　短溝道效應(yīng)抑制 145
6.3.2　高增益跨導(dǎo)放大器 149
6.4　本章小結(jié) 153
參考文獻(xiàn) 154

第7 章　鐵電負(fù)電容場效應(yīng)晶體管的頻率響應(yīng)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(fù)電容器件頻率響應(yīng)特性 170
7.2.1　材料選取原則 170
7.2.2　結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 174
7.2.3　電路應(yīng)用頻率響應(yīng)特性 184
7.3　本章小結(jié) 187
參考文獻(xiàn) 188

第8 章　鐵電負(fù)電容效應(yīng)機(jī)理研究 193
8.1　鐵電負(fù)電容效應(yīng)存在性研究 193
8.2　鐵電負(fù)電容效應(yīng)本質(zhì)探索 207
8.3　本章小結(jié) 222
參考文獻(xiàn) 222

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