2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、近些年來,由鐵電場效應(yīng)晶體管構(gòu)成存儲單元的鐵電存儲器,由于具有結(jié)構(gòu)簡單、非破壞性讀出、不易揮發(fā)、功耗低、可多次反復(fù)讀寫、可高速大密度存取、良好的抗輻射性能以及與集成電路工藝兼容等優(yōu)點(diǎn),而被公認(rèn)為下一代最具潛力的存儲器之一,得到了人們的廣泛關(guān)注。但是,由于鐵電場效應(yīng)晶體管的保持性能比較差,目前仍然沒有實(shí)用化;其次,一旦鐵電場效應(yīng)晶體管用作鐵電存儲器得到實(shí)用化,鐵電存儲器芯片又如何克服由于集成度不斷提高而帶來的功耗與穩(wěn)定性問題?;诖?,本論

2、文先從鐵電材料及其存儲器的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,包括鐵電體及鐵電薄膜材料的分類與物理特性、鐵電存儲器的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀以及目前存在的主要問題,然后在此基礎(chǔ)上我們通過理論建模與數(shù)值分析相結(jié)合的方法,重點(diǎn)研究了鐵電薄膜電容的保持性能與鐵電場效應(yīng)晶體管的負(fù)電容效應(yīng)。具體內(nèi)容和結(jié)論如下:
  1、考慮金屬電極-鐵電界面層效應(yīng),我們對金屬-鐵電-絕緣層-半導(dǎo)體(MFIS)結(jié)構(gòu)電容的退極化場進(jìn)行了理論推導(dǎo),結(jié)合婁氏的極化保持性能模型,對影響MF

3、IS結(jié)構(gòu)電容保持性能的一些物理參數(shù)進(jìn)行了探討。結(jié)果表明:選擇薄膜厚度相對厚一點(diǎn)、介電常數(shù)比較高的鐵電材料有利于提高M(jìn)FIS結(jié)構(gòu)電容的極化保持時間,良好的電極-鐵電界面質(zhì)量也有利于提高M(jìn)FIS結(jié)構(gòu)電容的保持性能。同時,適當(dāng)?shù)靥岣吖枰r底摻雜濃度可以通過減小退極化場來改善MFIS結(jié)構(gòu)電容的保持性能。該研究結(jié)果對提高M(jìn)FIS結(jié)構(gòu)電容和場效應(yīng)晶體管的保持性能具有重要的指導(dǎo)意義。
  2、基于 Landau–Ginzburg–Devonshi

4、re理論、泊松方程、以及電流連續(xù)性方程,我們考慮鐵電薄膜負(fù)電容效應(yīng),針對雙柵鐵電場效應(yīng)晶體管的表面勢和漏電流特性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:選擇合適的鐵電薄膜厚度,在室溫下可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體硅表面勢放大進(jìn)而可以獲得小的亞閾值擺幅(S=34<60 mV/dec)。與傳統(tǒng)的正電容鐵電場效應(yīng)晶體管相比,若保持開態(tài)電流在600μA/μm,它可以減小260 mV的驅(qū)動電壓。這對低電壓、低功耗MOS場效應(yīng)晶體管的設(shè)計(jì)具有非常重要的指導(dǎo)意義。
  3、

5、在上一章的基礎(chǔ)上,我們針對雙柵鐵電場效應(yīng)晶體管發(fā)展了一個界面層模型,考慮金屬電極與鐵電層的界面效應(yīng),對負(fù)電容雙柵鐵電場效應(yīng)晶體管的表面勢和亞閾值特性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:處于負(fù)電容狀態(tài)下的鐵電場效應(yīng)晶體管,其硅表面勢放大效應(yīng)與亞閾值擺幅明顯地受金屬電極-鐵電界面層影響,隨著金屬電極-鐵電界面層厚度變厚,硅表面勢放大效應(yīng)變?nèi)?,亞閾值擺幅變大(亞閾值斜率變小)。該研究結(jié)果對低功耗新型鐵電場效應(yīng)晶體管的設(shè)計(jì)具有很好的指導(dǎo)意義。
  

6、4、由于鐵電薄膜負(fù)電容明顯地依賴于溫度(T),基于此,在280 K~360 K的溫度范圍,我們對負(fù)電容鐵電場效應(yīng)晶體管的電學(xué)性能從理論上進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:對于一定厚度鐵電薄膜的場效應(yīng)晶體管,硅表面勢的放大效應(yīng)可以通過溫度來調(diào)節(jié);存在一個最佳的溫度使得鐵電薄膜負(fù)電容效應(yīng)最強(qiáng),硅表面勢放大效應(yīng)最明顯。超過這個最佳溫度,晶體管的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性隨溫度的升高(或者降低)逐漸變差,原因是當(dāng)溫度達(dá)到最佳值時,鐵電薄膜負(fù)電容效應(yīng)最明顯,溫度

7、若再升高(或者降低),鐵電薄膜負(fù)電容效應(yīng)逐漸減弱直至消失。該研究成果抓住了環(huán)境溫度這一關(guān)鍵因素,對低功耗場效應(yīng)晶體管在特定環(huán)境溫度下的設(shè)計(jì)與應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
  5、考慮鐵電薄膜的負(fù)電容效應(yīng),我們針對環(huán)柵新型鐵電場效應(yīng)晶體管提出了一個理論模型,并運(yùn)用該模型對其電學(xué)性能包括電容-電壓(C-V)、電流-電壓(I-V)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:負(fù)電容環(huán)柵鐵電場效應(yīng)晶體管表現(xiàn)出比傳統(tǒng)正電容環(huán)柵場效應(yīng)晶體管優(yōu)越的一些電學(xué)性能,比如柵

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