<abbr id="kc8ii"><menu id="kc8ii"></menu></abbr>
  • <input id="kc8ii"><tbody id="kc8ii"></tbody></input><table id="kc8ii"><source id="kc8ii"></source></table><kbd id="kc8ii"></kbd>
    <center id="kc8ii"><table id="kc8ii"></table></center>
  • <input id="kc8ii"></input>
    <abbr id="kc8ii"></abbr>
  • <abbr id="kc8ii"></abbr>
  • <center id="kc8ii"><table id="kc8ii"></table></center>
    <abbr id="kc8ii"></abbr>
    你的位置:首頁 > 電路保護 > 正文

    為什么FeFET變得如此有趣?

    發布時間:2022-12-30 來源:半導體行業觀察 責任編輯:lina

    【導讀】隨著芯片制造商尋找新的選擇來維持驅動電流,鐵電體正在接受認真的重新考慮。鐵電材料可以提供非易失性存儲器,填補 DRAM 和閃存之間的重要功能空白。事實上,用于存儲器的鐵電體和用于晶體管的 2D 溝道是最近 IEEE 電子設備會議的兩個亮點。


    隨著芯片制造商尋找新的選擇來維持驅動電流,鐵電體正在接受認真的重新考慮。


    鐵電材料可以提供非易失性存儲器,填補 DRAM 和閃存之間的重要功能空白。事實上,用于存儲器的鐵電體和用于晶體管的 2D 溝道是最近 IEEE 電子設備會議的兩個亮點。


    鐵電體很有趣,因為它們有一個內置的電子偶極子。該偶極子會產生殘余極化,即 P+ 或 P-。施加一個強電場——矯頑電場Ec——改變極化方向,并且在電場移除后新狀態仍然存在(見圖 1)。鐵電存儲器依靠這種效應來存儲非易失性數據。


    為什么FeFET變得如此有趣?

    圖 1:作為電場函數的鐵電極化。


    鐵電晶體管有點復雜。他們使用與傳統電介質 (DE) 串聯的鐵電層 (FE) 組裝柵極電容器。切換 FE 的極化會減少其電荷,導致柵極附近的 DE 處的電荷相應增加。相對于傳統的 MOSFET,這種所謂的“負電容”效應會導致電流相對于柵極電壓增加得更快,從而降低晶體管的亞閾值擺幅。


    亞閾值擺幅 (SS) 是衡量晶體管從導通到關閉的陡度的指標,是電流增加 10 倍所需的電壓變化。隨著晶體管的縮小,在 I on和 I off之間保持足夠的比率變得更加困難。更急劇的開/關轉換是減少泄漏電流的一種途徑。不幸的是,傳統設備中的 SS 受到約 60mV/decade的玻爾茲曼極限的限制。


    FeFET 已被提議作為該問題的潛在解決方案。文獻將這些器件描述為負電容 FET (NCFET) 和 FeFET,部分取決于作者對器件物理學的解釋。(本報告僅使用 FeFET。)相對于隧道 FET 等更激進的器件架構,鐵電晶體管與傳統 MOSFET 非常相似。2011 年鉿-鋯氧化物 (HZO) 電容器的鐵電行為演示表明,鐵電材料可以與現有工藝兼容。?


    到底什么是負電容?


    負電容背后的器件物理原理尚不完全清楚。自首次提出負電容效應以來,研究人員一直在爭論其確切性質。它只是瞬態切換效應,還是潛在穩定的第三極化狀態的證據?


    為什么FeFET變得如此有趣?

    圖 2:自由能與極化。


    負電容是潛在穩定狀態的論點基于 Landau 對相變附近行為的分析,如圖 2 所示。在穩定的 P+ 和 P- 狀態之間,這個論點成立,有一個“中性”可以通過與傳統電介質的相互作用來維持配置。控制晶體管中的負電容效應需要 FE 和 DE 層之間的精確匹配。


    根據 imec 的鐵電項目主管 Jan Van Houdt 的說法,這種分析的問題在于 P+ 和 P- 狀態之間的轉變對應于鐵電晶胞中離子的物理運動。化學鍵斷裂并重新形成;兩者之間沒有穩定的狀態。此外,圖 2 源自 Landau-Devonshire 模型,用于平衡條件下的穩態行為。使用平衡模型來描述開關行為本質上是有問題的。


    相反,關于開關動力學的討論需要考慮作用在材料上的力。在沒有外場的情況下,每個鐵電晶胞都是一個被其他偶極子包圍的電子偶極子。在單晶中,最低能態是所有偶極子都沿同一方向排列的狀態。在沉積在 HfO 2或硅上的 HZO 中,更可能的結果是多晶材料,具有晶界和稍微隨機的晶體取向。一個晶粒的 P+ 方向可能與其相鄰晶粒的 P+ 方向不對齊。根據沉積條件,甚至可能存在根本不是鐵電的微晶。材料的凈極化是 P+ 和 P- 域的總和。


    當施加電場時,偶極子開始與電場對齊。單個偶極子的切換速度非常快——這是已知最快的電子切換機制之一——但并非多晶、隨機取向薄膜中的所有域都會立即切換。將凈極化從 P+ 轉移到 P- 或相反需要有限的時間段。


    優化亞閾值擺動


    當開關發生時,極化的變化會導致材料的凈電容發生變化。保持恒定電壓需要從外部源流入電荷:電流流動。北京大學的 Huimin Wang 及其同事解釋說,當極化變化率大于電容變化率時,就會出現負電容行為。? 他們觀察了獨立 FE 電容器的效果,表明 DE 層的存在并不是該效果的基礎。但是,當鐵電體與傳統電介質串聯時,兩者之間的相互作用將決定設備的整體靜電。


    為什么FeFET變得如此有趣?

    圖 3:鐵電電容器中動態電容的時間演變。


    即使沒有持續的負電容狀態,也可能有負的微分電容。根據柵極電壓的掃描速率,凈電容可能會急劇增加,然后隨著柵極電壓“趕上”并達到Vth而下降。如圖 3 所示,部分曲線的電容變化為負。然而,實際設備面臨亞閾值擺動和滯后之間的沖突。正如北京大學小組所解釋的那樣,更陡峭的 SS 需要隨時間更快速地改變極化 (?P/?t)。滯后定義為正向和反向切換時鐵電體兩端的電壓差 (V FE),是材料的一個基本方面。不幸的是,增加 ?P/?t 會增加 V FE,反之亦然。也就是說,不可能同時優化滯后和亞閾值擺動。


    因此,鐵電行為是否與商業設備相關仍然是一個懸而未決的問題。


    對于記憶,答案似乎是明確的,是的。快速、持久的切換使 FeRAM 處于閃存和 DRAM 之間的重要位置。然而,對于晶體管來說,答案就不太清楚了。雖然使用負電容來增強 MOSFET 性能可能是不可能的,但一些二維半導體材料也具有鐵電特性。

    (來源:內容由半導體行業觀察(ID:icbank)編譯自semiengineering)


    免責聲明:本文為轉載文章,轉載此文目的在于傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請聯系小編進行處理。


    推薦閱讀:

    RS瑞森半導體碳化硅二極管在光伏逆變器的應用

    為什么功率轉換仍然算不上大宗商品

    電源管理芯片TMI3191直擊智能穿戴電源痛點!

    基于深度學習的地震波逆時偏移補償方法

    三極管和MOS管下拉電阻的作用


    特別推薦
    技術文章更多>>
    技術白皮書下載更多>>
    熱門搜索
    ?

    關閉

    ?

    關閉

    色综合中文字幕| 亚洲七七久久精品中文国产| 无码日韩精品一区二区免费暖暖| 中文字幕乱码人在线视频1区| 国产精品无码v在线观看| 国产成年无码久久久免费| 最近2018中文字幕在线高清下载| 影院无码人妻精品一区二区| 久久精品中文字幕无码绿巨人| 国产啪亚洲国产精品无码 | 国产av无码专区亚洲av桃花庵| 中文人妻无码一区二区三区| 久久e热在这里只有国产中文精品99| 中文字幕色AV一区二区三区| 亚洲精品无码成人片在线观看 | 亚洲日韩精品无码专区网站| 国产综合无码一区二区三区| 国产AV无码专区亚汌A√| 久久午夜伦鲁片免费无码| 亚洲国产精品成人精品无码区| 岛国无码av不卡一区二区| 人妻少妇无码精品视频区| 中文字幕在线无码一区| 特级做A爰片毛片免费看无码| 亚洲一日韩欧美中文字幕欧美日韩在线精品一区二 | 中文有无人妻vs无码人妻激烈| 亚洲国产精品成人AV无码久久综合影院| 97无码免费人妻超| 亚洲精品无码永久在线观看| 中文字幕无码成人免费视频| 少妇人妻综合久久中文字幕| 熟妇人妻中文字幕无码老熟妇| 无码A级毛片免费视频内谢| 亚洲精品无码乱码成人| 无码人妻精品一区二区三区在线| 亚洲AV无码码潮喷在线观看| 无码囯产精品一区二区免费| 99无码熟妇丰满人妻啪啪| 亚洲av午夜国产精品无码中文字| 人妻中文字系列无码专区| 亚洲中文字幕无码专区|