基于鐵電場效應(yīng)晶體管的基本門電路及靈敏放大器的TCAD模擬.pdf

1、一直以來，MOS晶體管決定著電子集成電路領(lǐng)域的發(fā)展。隨著空間探測技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，對電子產(chǎn)品在輻照環(huán)境下的性能要求也越來越高，然而MOS晶體管在輻照環(huán)境下卻表現(xiàn)出不可靠性。鐵電場效應(yīng)晶體管(FeFET)因為其具有結(jié)構(gòu)簡單、非揮發(fā)性、低功耗、可高速大密度存取、良好的抗輻射性能等優(yōu)點而吸引了廣大鐵電愛好者的廣泛研究，并有科學(xué)家預(yù)測它將取代傳統(tǒng)MOS晶體管的主導(dǎo)地位。然而，鐵電場效應(yīng)晶體管僅僅是在存儲器的應(yīng)用方面得到一定的研究，為了奠定其作為邏

2、輯器件在邏輯電路應(yīng)用的基礎(chǔ)促進其發(fā)展，建立其基本模型研究基本邏輯行為是非常有必要的。本文利用器件仿真軟件Sentaurus TCAD軟件，以MFIS結(jié)構(gòu)的鐵電場效應(yīng)晶體管(FeFET)為研究對象，模擬和研究FeFET的電學(xué)性能，并在此基礎(chǔ)上研究由FeFET構(gòu)成的基本門電路和一種電流靈敏放大器的仿真，希望在FeFET應(yīng)用于FeCMOS電路提供建設(shè)性的指導(dǎo)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用Sentaurus TCAD軟件中的器件結(jié)構(gòu)S

3、DE模塊和電學(xué)特性仿真Sentaurus Device模塊，通過在物理模型添加鐵電極化模型，并在材料模塊中設(shè)置不同的鐵電材料參數(shù)，模擬在某一參數(shù)變化，其他參數(shù)固定不變FeFET的P-V和I-V特性。結(jié)果表明：柵極電壓、較大的漏源電壓、鐵電薄膜的厚度以及鐵電薄膜的四個主要材料參數(shù)的變化影響FeFET的電壓和電流的存儲窗口。⑵基于建立的FeFET單個器件的模型，模擬和分析FeFET的電壓輸出特性和電壓傳輸特性。結(jié)果表明：在VDS=VG-VT

4、H時，F(xiàn)eFET能提供穩(wěn)定的漏極電流，對于柵漏連接的鐵電二極管做穩(wěn)定的電流源具有一定的建設(shè)性指導(dǎo)；FeFET能作為傳輸管用在電壓的傳輸電路中，VG一定，即使在漏極電壓VD=VG時，Vdrop=VD-VS，即該VG下，此時的電壓降Vdrop即為FeFET的VTH，由于VTH與VG有關(guān)，不同VG，鐵電極化強度不同從而導(dǎo)致VTH不同，所以Vdrop有些許不同。⑶基于建立的 FeFET單個器件的模型，提出和模擬了一種由鐵電場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的電流