FeFET的跨尺度模型及其宏观电性能的微观调控机理

发布时间：2021-01-23 02:02

　　铁电场效应晶体管（FeFET）凭借其具有更快的读写速度、更低的功耗以及较强的抗辐照性能等优势已被公认为是最具发展潜力的新型存储器之一。然而,FeFET要达到商业化的要求,还有包括保持性能损失、印记失效、疲劳失效在内的一些失效问题需要解决。而位错、氧空位、退极化场等微观结构是影响晶体管漏-源电流大小的根本因素。深入研究位错等微观结构对漏-源电流的影响机理及影响规律对揭示FeFET的失效机理及主观利用这些微观因素来预防其失效有着重要意义。具体的研究内容如下:1.建立了MFS（金属-铁电-半导体）结构铁电场效应晶体管的通用跨尺度模型并验证了模型正确性。将相场理论与半导体器件方程相结合,并推导出相关偏微分方程的弱形式,然后采用有限元的方法求解。该模型成功的将畴结构与晶体管沟道中的电流联系起来,且得到的晶体管转移特性曲线与实验所测的值吻合,证明了所建模型的正确性。通过模拟结果发现铁电层下表面处的c畴是决定晶体管中电流的关键。2.考虑位错所带来的附加应力应变场,建立了含位错的MFS结构的FeFET跨尺度模型。利用该模型,研究了位错在铁电薄膜中位置、位错密度以及位错的强度对晶体管电学性能的影响。模拟... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

钙钛矿材料的电滞回线

c E和c+E 为极化为零时的电场。将极化方向相同电薄膜厚度方向的电畴称之为 a 畴，平行于薄膜邻畴结构间的接触面称之为畴壁[1]。如图 1.2 所相邻畴之间极化方向的不同，铁电电畴又可分为平行的 c 畴构成，而 90 畴是由相邻的 a、c 畴构图 1.1 钙钛矿材料的电滞回线

存储器凭借其断电后数据不易丢失的特点，正在被不断开发，从电脑内存条到 CPU 缓存。这些基于电荷存储的主流非寸在不断缩减并且存储速度也在不断提高，但是遂穿层也达到其尺寸缩减的物理极限。此外，由于这些存储器都是用于类似于航空、医疗等高辐射领域。而当前新兴的一些相变存储器 (PRAM) 它是基于相变存储信息对温度有很高高温环境；磁存储器 (MRAM) 是利用磁场产生电流，因此满足要求，而对于磁场的控制是很困难的[10]。铁电存储器r 和r P来读取信息，拥有先天的抗辐射性能优势[11]。而且性存储器包括 FLASH 存储器、相变存储器 (OUM)、阻，铁电存储器有一下几点优势：(1) 对周围环境没有过高的要写数据；(3) 操作电压低；(4) 宽的温度使用范围；(5) 信息理论存储量；(7) 抗辐射性能强等特点。在汽车行业、电及航天国防等方面具有得天独厚的优势。已成为关系国家整术，它的发展对于国防建设甚至家国安全都有着重要的意义


本文编号：2994327