一、金属-铁电体-GaN结构研究（论文文献综述）
涂路奇[1]（2021）在《基于新型氧化铪基铁电薄膜的场效应晶体管电学和光电特性研究》文中认为近年来,物联网、云计算、光通信、人工智能等高科技领域对新型逻辑器件、存储芯片、光电子器件提出了更高的性能要求。氧化铪基铁电薄膜是一种全新的、与硅工艺平台完全兼容的铁电材料,具有良好的铁电性质和尺寸可塑性,有助于实现高性能的逻辑、存储以及光电子器件。目前,氧化铪基薄膜材料的铁电起源微观机理、极化翻转动力学等方面尚不十分清晰,基于该薄膜材料的器件设计仍处于起步阶段。因此,本论文主要围绕新型氧化铪基铁电薄膜的材料性质及其高性能光电子器件应用等关键科学问题开展相关研究工作。本论文主要研究了锆元素掺杂的氧化铪铁电薄膜的铁电性质及其物理机理,并基于该薄膜材料探索了极低亚阈值摆幅且无回滞的负电容场效应晶体管及其高灵敏光电响应机理。主要分为以下四个方面:1、利用原子层沉积方法制备高质量氧化铪基铁电薄膜,表征薄膜材料的晶相组分和微观晶体结构。选用原子层沉积方法制备大面积、高均匀性的锆元素掺杂氧化铪铁电薄膜,薄膜厚度为10 nm,通过X射线光电子能谱技术监测锆和铪元素比例为1:1。对有、无Ti N上电极的退火样品进行X射线衍射分析、相对介电常数测试以及高分辨透射电子显微镜表征,结果表明有Ti N上电极的退火样品具有更多的非中心对称正交相和更大的剩余极化。并结合晶体学对称性关系,总结了生长条件对氧化铪基铁电薄膜晶相组分的影响关系以及各晶相之间的演变规律。2、系统研究氧化铪基铁电薄膜电容器结构的电学特性,分析铁电极化翻转的物理机理。通过压电力显微镜和铁电测试仪表征氧化铪基铁电薄膜的压电回线、电滞回线、铁电畴翻转特性以及电容器结构的疲劳特性。在此基础上,表征氧化铪基铁电薄膜的热释电系数,发现薄膜的自发极化特性。此外,通过不同温度、不同频率的电流-电压曲线,深入了解该薄膜的铁电极化翻转动力学过程,为理解该薄膜材料的铁电极化起源提供了有力的实验依据。3、基于高性能氧化铪基铁电薄膜,设计和制备极低亚阈值摆幅且无回滞的铁电负电容场效应晶体管。设计和制备了金属-铁电-半导体、金属-铁电-绝缘层-半导体场效应晶体管,研究结果表明引入Al2O3绝缘层能够有效改善氧化铪基铁电薄膜和二维材料半导体层之间的界面特性,有效减小晶体管的电学回滞,并能够改善电容匹配关系,实现更低的亚阈值摆幅。根据金属-铁电-绝缘层-半导体场效应晶体管的转移特性曲线,计算得到室温下亚阈值摆幅最小值为17.64 m V/dec,平均值为45 m V/dec,且电学回滞几乎完全消除。4、通过photogating效应、铁电负电容效应、电压放大作用等多种机制的协同作用,实现负电容场效应晶体管的高灵敏光电探测功能。发现:将负电容场效应晶体管的工作电压设定为暗态时的阈值电压点,能够很好地抑制器件暗电流;在光照时,器件转移特性曲线的阈值电压点发生左移,利用二维材料的photogating效应和铁电负电容效应能够有效提高器件的光电流和光探测率。上述现象表明:暗态时利用铁电负电容效应的电压放大作用将沟道电子耗尽,有效抑制器件暗电流;光照时多层Mo S2吸收光子能量激发电子-空穴对,其中大量空穴被缺陷能级捕获而产生强的photogating作用,从而延长载流子寿命,提高光电导增益;同时利用铁电电容值的变化,降低半导体沟道表面势,使得更多电子能够越过沟道势垒,实现高的光响应率和光探测率。铁电负电容场效应晶体管的高灵敏光电响应机理可以广泛应用于低维半导体光电子器件中,为实现高性能光电探测器件提供新的思路和方法。
郑茂源[2]（2021）在《新型铁电材料在场效应管中的应用研究》文中提出基于铁电材料的场效应存储器件是最富前景的非易失存储技术之一。特别是,铪基铁电体由于解决了传统铁电场效应晶体管的等比微缩难题而备受关注。但是,铁电机理不明及耐久性不足是制约铪基铁电体材料发展的两大瓶颈问题。在本研究中,我们通过将铪基材料体系与ZnO集成,大幅提高了耐久性。但是,我们的机理分析表明铪基体系铁电性并不排除非本征起源的可能。另外,通过铁电极化可逆调控自旋纹理,从而构建新型的自旋场效应晶体管,也是未来非易失存储的可行方案之一。我们以四方相BiFeO3为例,讨论了在极性体系实现持续自旋纹理的一般规律及其应用于自旋场效应晶体管的可能性。本文主要研究结果如下:我们在c面ZnO衬底上得到了厚达35 nm的亚稳三方相Hf0.5Zr0.5O2外延薄膜。结果显示,晶畴匹配外延机制有利于减小失配应变,从而使这一亚稳结构稳定存在。Au/Hf0.5Zr0.5O2/ZnO器件的电容-电压曲线具有明显的回滞,说明通过极化翻转实现了对沟道的可逆开关。该器件耐久性较为理想,经过1010加电循环后仍表现出可观的存储窗口。第一性原理计算揭示,带电氧空位有利于亚稳三方相的存在,并导致了电容-电压曲线的偏置现象。铪基材料体系的铁电性是否为其本征属性,迄今仍是一个颇有争议的话题。考虑到带电氧空位的作用,我们给出了一种铪基材料铁电性非本征起源的新机制。从铁电极化测试原理（即电流密度的时间积分）出发,我们证实带电氧空位在电场下的漂移可导致电滞回线的产生。在多数文献报道中,铪基材料能否表现出铁电性,强烈依赖于其是否经历过缺氧工艺。我们提出的带电氧空位漂移引起的非本征铁电性可以完美解释上述实验现象。我们还实现了四方相BiFeO3与a面ZnO的外延集成,并证实了基于该体系构建金属-铁电体-半导体电容器件的可行性。此外,我们还探讨了四方相BiFeO3在铁电Rashba半导体领域应用的可能性。第一性原理计算表明,四方相BiFeO3具有显着的体Rashba效应,得到的Rashba系数高达0.31 e V×?。由于铁电极化导致的单向自旋-轨道场,四方相BiFeO3的Z-Γ-X面可观察到持续自旋纹理结构,对于自旋场效应晶体管相关应用具有重要意义。
张家华[3]（2020）在《基于HfZrO铁电薄膜栅介质的GaN HEMT特性研究》文中认为第三代半导氮化镓（Ga N）由于其宽带隙、高电子迁移率、高饱和速度、高击穿场强等特点,被视为硅（Si）材料的有力竞争者。氮化镓高电子迁移率晶体更是由于利用自发极化特性和压电极化效应,在异质结界面处存在着大量的二维电子气（2DEG）,有着极佳的高频特性和功率特性,而成为Ga N器件的热点。铁电材料具有极化特性,在不同的电场下会出现不同的极化方向和极化强度,在撤出外加电场后,仍能保持一定数量和特定方向的极化电场。存在一个特定数量的极化电场,才能使铁电材料的极化方向发生变化。极化的内在属性使得半导体器件的设计存在新的维度,可以将器件特定结构位置的电场通过极化来控制和保持。本文将铁电材料引入Ga N基器件中,研究铁电铪锆氧（HfZrO）薄膜材料在Ga N HEMT器件之间的相互作用,解决铁电材料和Ga N HEMT器件结合的关键问题。首先,本文详细介绍了HfZrO铁电薄膜的制备流程与分析测试方法。然后在研究团队的超净间利用原子层沉积（ALD）设备生长了HfZrO铁电薄膜。最后测试了薄膜的电滞回线,并利用XPS测试了铁电样本薄膜的元素组成。经过测试,获得了良好的极化-电压回滞曲线,其饱和极化强度为10μC/cm2,剩余极化强度为5μC/cm2,矫顽电场为0.4 MV/cm。其次,利用Sentaurus TCAD研究了HfZrO铁电薄膜对器件的影响。通过提取本实验淀积成功的HfZrO铁电薄膜材料参数,加入器件仿真软件的参数列表中,仿真分析结果表明,铁电材料的加入对器件的最大电流有着提升作用,与未淀积HfZrO铁电薄膜材料的Ga N HEMT器件相比,漏极饱和电流从2.05 A/mm增加为2.14 A/mm,增幅4.4%。金属-铁电薄膜-Ga N HEMT器件的放大区域与基准器件相比有着显着的提高,从原来的-4 V至1 V,扩展到-6 V至1 V。另外,本文通过分析得出结论,铁电材料中存在着一个极化方向转折点,与MOSFET的夹断点类似,尽管铁电材料的几何尺寸很长,但是真正对器件的载流子起增强作用的位置却是固定的,与栅极和漏极的电压差,以及铁电材料的本身固有属性相关。
张世豪[4]（2020）在《新型二维半导体的第一性原理研究》文中研究表明自从石墨烯的实验发现以来,近年见证了二维材料的蓬勃发展。除了石墨烯以外,例如黑磷烯、硼烯和过渡金属二硫化物的二维材料体现出很多新颖的物理性质,这些是它们对应的体相里没有的。在本论文中,我们在GaTeCl单层、PdSe2单层、Mo6Br6S3单层和BiTeI单层里讨论了铁电性、铁磁性、迁移率和自旋轨道耦合效应。通过第一性原理研究,我们提出GaTeCl单层是一种优异的二维多铁体材料。声子谱、分子动力学模拟和弹性模量证实它的动力学稳定性与力学稳定性,而且我们对剥离能量的分析显示,从已存在的GaTeCl体相中剥离出一个GaTeCl单层是可行的。我们计算得到的其面内极化达到578 p C m-1。铁弹性90度旋转和铁电性翻转相变的势垒分别达到476 me V和754 me V（每化学式单胞）,是目前二维多铁性体系里最大的。重要的是,垂直于极化方向的4.7 N m-1单轴拉伸应力就可以驱动极化方向的90度旋转。这些使得GaTeCl单层不仅有稳定的铁弹性和铁电性,而且是容易机械调控的。除此之外,GaTeCl单层还具有巨大的压电性和可见光范围内的强光学二阶谐波响应。沿着极化方向的0.3 N m-1单轴拉伸应力可以使其从间接能隙转变到直接能隙。GaTeCl单层的这些有趣的力学、电子学和光学性质使得它在高性能多铁性器件里有巨大的潜能。近期,一种在空气中具有强稳定性的PdSe2单层半导体已经从其层状体相材料中剥离出来。我们寻求在这种优异的非磁性单层半导体中实现稳定的铁磁性甚至半金属铁磁性（100%自旋极化率）。这里,我们的第一性原理研究表明,空穴掺杂的PdSe2单层可以获得高温斯托纳磁性,而且诱导出铁磁性的空穴浓度临界值随着拉伸应力的增长而下降。在一定的空穴浓度下可诱导出半金属特性。10%应变下的单层可以实现半金属铁磁性。所以,具备这些优势的PdSe2单层可以在自旋电子学应用中发挥作用。具备直接半导体带隙和高迁移率的二维材料能够在未来电子应用中发挥重要作用。这里我们提出一种新型二维材料Mo6Br6S3单层是稳定的,而且可以从相应层状块体中剥离出来。我们的第一性原理结果显示单层拥有1 e V的半导体能隙和很高的电子迁移率(6880 cm2V-1s-1),且可以被单轴应力引起的面内应变调节。而且,我们展示出Mo6Br6S3/石墨烯异质结构成p型肖特基势垒,因为Mo6Br6S3单层的功函数接近石墨烯,能带弯曲的幅度（0.03 e V）相比其它类似异质结而言十分低。具备这些有用性质和功能的Mo6Br6S3单层能够在纳电子学应用中有优异表现。通过第一性原理计算和模型分析,我们使用单轴应力去调控二维Rashba半导体BiTeI单层,发现应力驱动的单层可以用一个包含三个泡利矩阵的有效各向异性Rashba模型来描述。而且,因为单轴应力破缺了旋转对称性,从而导致体系中显着的面外自旋分量出现。当适量的电子掺杂进单层后,由于低对称性,面内电场能诱导出电荷流和三个自旋流分量（包括面外自旋参与的自旋流）。所以,单轴应力可以调控BiTeI单层这样的Rashba二维电子体系以用于自旋电子学设备。
王贺[5]（2020）在《衬底剥离的PbZr0.2Ti0.8O3薄膜与AlGaN/GaN HEMT异质集成研究》文中提出GaN基异质结器件是利用AlGaN势垒层对GaN的应力作用,由逆压电效应使界面能带弯曲,产生二维电子气（2DEG）层。而AlGaN/GaN异质结构中的2DEG密度可通过铁电材料的自发极化效应进行调制,并可能产生新的特性和应用。因此,铁电材料与AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的异质集成是探索新型电子器件的一种极具吸引力的方法。然而由于传统的集成方法为直接在AlGaN/GaN异质结上沉积铁电薄膜,由于晶格失配很难得到高质量且较薄的薄膜,并且沉积与退火过程中的高温高氧环境不仅会造成相互扩散同时会引入界面态,这些因素会极大地影响AlGaN/GaN HEMT的性能以及铁电极化对2DEG密度的调制作用。为解决上述问题,本论文基于衬底剥离技术选择了典型铁电功能氧化物PbZr0.2Ti0.8O3进行与AlGaN/GaN HEMT的异质集成研究,论文工作中主要的创新点和研究成果如下:第一、利用衬底剥离技术,从根本上改进了传统的铁电/GaN异质集成方式,并首次于GaN基异质结集成衬底剥离的铁电薄膜。与在AlGaN/GaN上直接异质外延相比,衬底剥离技术不仅能够得到更薄更高质量的薄膜,还可以防止生长过程中的相互扩散与界面问题对器件性能的影响,这些优势保证了其对于2DEG浓度的优秀调控能力。更重要的是由于该技术具有普遍性和扩展性,不仅可以用于铁电/GaN还几乎适用于其他任何复杂氧化物薄膜与半导体材料或柔性基板之间的异质集成研究。第二、使用PLD系统在SrTiO3（STO）衬底上同质外延生长单晶PbZr0.2Ti0.8O3（PZT）薄膜,由于与衬底的晶体结构相匹配,故可以获得高质量单晶PZT外延层,而XRD和AFM结果也证明了这一点。利用衬底剥离和层转移技术从STO衬底得到了无损伤、大面积、高质量的PZT薄膜（20nm）,经过转移前后的XRD、AFM数据的对比,证明衬底剥离过程中PZT薄膜依然保持了很好的质量,TEM图像说明PZT/AlGAN/GaN层结构之间具有清晰的界面。第三、利用转移薄膜制备了PZT/AlGaN HEMT,并研究了PZT薄膜的电学性能,实验结果表明转移的PZT薄膜具有良好的铁电性与绝缘性,其剩余极化强度（Pr）为15μC/cm2,当外加偏压为1V时,20nm厚的PZT薄膜漏电流密度仅为0.048mA/cm2,绝缘性良好。经过计算,AlGaN/GaN HEMT 和 PZT/AlGaN/GaN HEMT的沟道迁移率（μ）分别为1440 cm2/V·s和1350 cm2/V·s。后者的迁移率略低于前者,这表明PZT/AlGaN的界面质量良好,因此迁移率受界面态和界面陷阱的影响较小。第四、通过器件的C-V、I-V特性测试证明了铁电极化效应对AlGaN/GaN异质结界面2DEG密度的连续和非易失性调制。当极化电压从2V增加到7V时,阈值电压从-0.8V正向移动到2.1V,说明可以通过对器件施加不同的极化电压改变器件的工作类型（耗尽型转变为增强型）。同时器件具有较好的保持特性,在5V极化后,阈值电压于105 s期间的变化小于0.25V。根据霍尔测量的数据,极化效应对2DEG浓度的调制能力可以达到350%,为目前报道的最高水平。
谷婷[6]（2020）在《氧化物异质结中界面相变诱导的阻变特性研究》文中研究表明随着信息技术的快速发展,铁电存储器作为一种新型的非易失性存储器,具有功耗低、耐久性好、易于调控等优点,受到了广泛关注,但是铁电阻变存储器目前也面临一些问题,铁电材料漏电流太大,高低阻态之间差异太小导致存储界限不明显。因此,本文期望通过利用铁电极化反转诱导La1-xSrxMnO3（LSMO）中的空穴在界面积聚和耗散的特性,从而触发LSMO在相位边界的穿越,使铁电阻变存储器的开关比更明显,提高铁电阻变器件的阻变性能。本文成功制备了高质量的La1-xSrxMnO3（x=0,0.15,0.2,0.3）薄膜。通过改变Pb(Zr0.2Ti0.8)O3（PZT）薄膜的生长温度,制备了致密、均匀的高质量PZT薄膜。研究了PZT薄膜厚度对Pt/PZT/La0.7Sr0.3MnO3异质结的铁电性能和阻变性能的影响,当PZT薄膜厚度为72 nm时,异质结中的PZT薄膜漏电流密度低、铁电性能较好。本文制备了La0.7Sr0.3MnO3薄膜和PZT/La0.7Sr0.3MnO3薄膜,测试得到它们的金属绝缘相的转变温度分别为330 K和250 K,说明PZT的极化反转可以调控LSMO的相变。在此基础上,通过改变铁电异质结中的相变调控层LSMO,设计并制备了四种Pt/PZT/La1-xSrxMnO3（x=0,0.15,0.2,0.3）/La0.7Sr0.3MnO3铁电异质结结构。研究了四个异质结的铁电性能,四个异质结的电滞回线为饱和状态,极化强度大致相同,说明四个异质结之间阻变性能的差异与铁电性无关。通过改变扫描电压的大小,测试了四个异质结的阻变性能,得到Pt/PZT/La0.8Sr0.2Mn O3/La0.7Sr0.3MnO3铁电异质结的开关比最大,达到了7.2×104,并且该铁电异质结的阻变效应在正负电压下的差距最明显,这是因为该异质结中的相变调控层La0.8Sr0.2Mn O3处于铁磁金属态和铁磁绝缘态的临界点,PZT铁电层的铁电极化反转能够诱导La0.8Sr0.2Mn O3薄膜层中的空穴在界面积聚和耗散,触发La0.8Sr0.2Mn O3在相位临界点之间穿越;Pt/PZT/La0.7Sr0.3MnO3铁电异质结的开关比为7×104;而Pt/PZT/La0.85Sr0.15Mn O3/La0.7Sr0.3MnO3铁电异质结的开关比明显降低了,最大的开关比为4×104;Pt/PZT/La Mn O3/La0.7Sr0.3MnO3铁电异质结的开关比最小,为7×103,这是因为La Mn O3（LMO）薄膜在室温下为反铁磁绝缘态。对四种异质结进行可靠性测试,四种异质结均具有优异的连续擦写操作能力和数据保持能力。
朱明璋[7]（2020）在《基于铁电材料栅介质层负电容场效应晶体管特性研究》文中研究说明自从世界第一支锗晶体管和集成电路被发明以来,微电子技术奠定了信息时代的物质基础。集成电路通过微小化实现更低的成本、更高的性能、更低的功耗等优点。随着特征尺寸的不断缩小,集成度持续提高,超大规模集成电路（Very Large Scale Integration,VLSI）进一步微小化的关键是务必解决功耗问题。因此,学者们开发各种新型器件以期解决功耗问题,主要有以下两个思路:1)改变载流子输运机制,如TFET、I-MOS、Spin-MOSFET等,上述器件的共性问题是与传统硅基CMOS工艺不兼容,考虑高昂的成本因素,工业界难以放弃旧工艺而开发全新的工艺线;2)提高栅对沟道的控制能力,如Fin FET、Nanowire、NCFET等。由于负电容场效应晶体管（Negative Capacitance Field Effect Transistor,NCFET）具有超低亚阈值摆幅（Subthreshold swing,SS）、更优的电学性能以及与CMOS工艺兼容等优点,使得NCFET成为近些年研究热点,在亚10 nm的工艺节点具有较大的应用前景。本文从仿真和实验两个角度,对基于铁电材料栅介质层负电容场效应晶体管的电学特性开展研究。仿真方面,本文构建DG-MFIS结构NCFET的解析模型,推导得到NCFET的源漏电流Ids公式,进而得到NCFET电学特性的仿真结果,结果如下:1)在一定范围内,增加铁电层厚度可以优化NCFET的电容匹配,对改善NCFET器件性能、降低芯片的供电电压起到了关键作用;当铁电层厚度增加超过一定程度后,铁电层厚度的增加将会导致电容失配,造成器件开关不稳定的问题;2)剩余极化强度Pr和矫顽电场Ec对NCFET电学特性的影响分别是负相关和正相关,其原因本质上是通过改变铁电层电容进而影响电容匹配;3)对比MFIS结构和MFS两种结构的NCFET的电学特性,结果发现:相比MFIS-NCFET,MFS-NCFET可以用更薄的铁电层实现高质量的电容匹配,但同时也更容易发生回滞,所以制备无回滞MFS-NCFET的工艺难度更高。实验方面,本文采用后栅工艺制备了基于铪锆氧铁电材料栅介质层的NCFET,实验结果如下:1)通过实验测试NCFET的基本电学特性,在电容特性中得到了明显的电容尖峰,证明了负电容效应的存在,以及发现电容尖峰随着栅电压信号频率的增加而不断衰减;2)将NCFET的电学特性和对照器件对比,结果发现:450℃退火的NCFET其转移特性的开态电流Ion有55.2%的提升,且NCFET的亚阈值摆幅更加陡峭,其最小的SS相比对照器件下降了约等于80 m V/decade。在电压Vg测试范围内,NCFET的电学特性优于对照器件;3)探究退火温度对NCFET转移特性、亚阈值特性、输出特性的影响,结果发现退火温度对三种特性的影响具有一致性。当退火温度较低时,如400℃,铁电材料的结晶程度不足可能导致阈值电压漂移,造成NCFET电学特性衰减;随着退火温度逐渐升高,铁电材料的结晶程度随之提高,铁电性得到改善,因此电容匹配程度逐渐增强,NCFET的电学特性得到优化;当退火温度高于某个临界值时,如550℃,由于剩余极化强度的提高导致电容匹配程度减弱,NCFET的电学特性开始退化。
董建国[8]（2020）在《低功耗二维InSe晶体管的制备及其特性研究》文中研究说明近年来,随着晶体管的尺寸不断减小,短沟道效应的日益加重使得硅基器件的速度和功耗逼近了物理极限,因此需要寻找新型的沟道材料,以同时满足对未来集成电路低功耗和高性能的要求。二维（2D）材料凭借其原子级厚度与平整度、优异的电学性能被视为一种极具应用潜力的沟道材料。其中,室温下具有高迁移率的硒化铟（InSe）和具有二维铁电性的三硒化二铟（α-In2Se3）成为研究热点。本文围绕低功耗InSe场效应晶体管（FET）的制备与分析以及α-In2Se3铁电性的应用开展研究,主要研究工作及成果如下:1、采用多种表征手段,建立了InSe薄膜层数确定的方法,并揭示了InSe拉曼光谱、表面电势、导电性等材料特性随厚度的变化规律。借助微机械剥离工艺实现了层数可控的2D InSe薄膜制备,采用高分辨光学金相显微镜和原子力显微镜（AFM）相结合的方法,获得了InSe薄膜厚度比对色卡,实现对薄膜厚度快速简洁的识别。采用共振拉曼、XRD和TEM等表征手段分析表明所用InSe为ε相。通过对不同厚度薄膜的测试,拉曼结果显示A2’-LO(200 cm-1)的峰强可用于InSe层数确定的重要参考指标。导电AFM（CAFM）测试显示出薄膜之间存在的层间电阻,开尔文探针力显微镜（KPFM）揭示了随着薄膜层数减少,表面电势（功函数）增加的趋势,为选择合适的金属与材料实现良好的欧姆接触提供了理论支持。2、采用传统光刻工艺,制备出亚阈斜率（SS）低至89.2 m V/dec的InSe低功耗FET,并发现了介电层表面陷阱电荷密度是影响SS的关键因素。首先通过对衬底材料表面的处理和介电材料的研究,结合KPFM对InSe材料表面电势的研究结果,选择合适厚度的InSe材料与金属电极实现良好的欧姆接触。使用300 nm Si O2介电层制备了InSe背栅FET,其电流开关比为2.75×106,载流子迁移率达到184 cm2V-1s-1,并且SS低至406 m V/dec,Vth降低到-7.67 V。为进一步提高器件性能,采用臭氧为氧源淀积了15 nm的Al2O3栅介质,虽然器件迁移率只有20 cm2V-1s-1,但是SS降低到89.2 m V/dec,这是目前已报道的InSe FET结果中最小的SS,并且Vth降至-0.356 V。通过对电学性能的系统分析证明了Al2O3栅介质器件的低SS主要是因为介电层表面具有更低的陷阱电荷密度,并且迁移率低的主要影响因素是表面极性声子（SPP）散射。对比当前研究进展,我们的器件的低功耗性指标为目前报道最低,成功地证明了InSe FET在低功耗柔性电子器件中的应用潜力。3、利用铁电栅叠层的负电容特性和电荷存储特性,结合转移电极工艺,首次实现了InSe NCFET和增强型FET的制备,器件最小SS为19.3 m V/dec,Vth正漂到0.92V。首先,制备了2/15 nm Al2O3/HZO铁电栅叠层的InSe NCFET,其最小SS为58m V/dec,突破了室温下的热电子极限。其次,通过优化铁电层HZO厚度,将2/15nm Al2O3/HZO铁电栅叠层改为2/20 nm组合,器件SSmin降低到31.4 m V/dec,平均SS在三个数量级的漏电流范围内均小于60 m V/dec,并且开关比达到1×106,Vth降低到-0.74 V。同时通过对滞回电压、SS和|Vth|随VDS变化趋势的分析,证明了背栅NCFET结构的独特性。最后,利用铁电栅叠层电荷存储的原理,对优化后的器件进行脉冲电压偏置,实现栅介质中电子的存储,以实现增强型InSe FET。在+4 V脉冲电压偏置1 s后,Vth正向移动到0.28 V,SSfor min也降低到了29.4 m V/dec。而在+4 V脉冲电压偏置了10 s后,Vth增加到0.92 V,并且SSfor min=19.3 m V/dec,SSrev min=26.6 m V/dec。实验证明了铁电栅叠层的应用可以实现超低功耗的增强型InSe FET。4、首次利用α-In2Se3的铁电性制备了α-In2Se3/Mo S2铁电异质结。首先从晶体结构上分析了α-In2Se3的铁电性来源于其晶体结构中心对称性的破坏,采用TEM和拉曼光谱证明了所用的In2Se3为α相并具有中心不对成的晶体结构。其次PFM测试结果表明了室温下α-In2Se3薄膜中面外和面内压电性的共存,并证明随着层数的变化,铁电畴的形成与样品厚度没有直接关系。然后采用CAFM证明了α-In2Se3/Mo S2异质结具有稳定且可逆的非易失性电阻开关特性,其开关比大100,I-V曲线显示出电滞回现象,该方法提供了用于快速稳定地分析铁电异质结性能的可能性。最后在使用转移电极技术制造的实际异质结器件中观察到了电阻开关效应。结果表明,2Dα-In2Se3与Mo S2对于实现非易失性的信息存储器件具有极大的应用潜力。
杨松[9]（2020）在《铁酸铋基复合薄膜制备及光学性能研究》文中研究说明铁电材料是极性的,这就要求不存在反转对称性,因此呈现出反常的光伏效应,即可远超禁带宽度的开路电压,它反常的光伏效应以及与铁电极化相关的光生载流子分离机制使其在太阳能电池领域具有巨大的应用前景。然而,尽管开路电压可以达到很高,但由于铁电体普遍属于宽禁带材料,电极间的界面功函数也会影响短路电流,且铁电材料中观察到的光伏效应的机理仍存在着争议,因此,在太阳能电池领域研究铁电材料的光学性能是非常有意义的。在众多铁电材料中,铁酸铋因其在室温下同时具有反铁磁性和强铁电性以及相对较小的禁带宽度,而广受关注。铁电复合材料的兴起为探索铁电光伏机理及提高功率转换效率提供了新思路,成为目前凝聚态物理研究领域热点之一。基于BiFeO3的多层结构可促进所需的电性能或新的物理现象,例如较大的剩余极化,改善磁电耦合和光伏性能等。在薄膜制备工艺中,溶胶-凝胶工艺因其制备条件简单、工艺成本低、薄膜质量好、较易掺杂且均匀度高等优点备受关注。因此,本文利用溶胶-凝胶结合快速热处理工艺,成功制备了La3+、Mn3+掺杂铁酸铋系列,并对其电、光学性能进行了详实的表征。在此制备基础上,制备了BiFeO3/BiCrO3复合薄膜,并对其性能进行了系统的表征,而由于BiFeO3和BiCrO3之间的相互作用使铁电性能得到了增强。并且有效的调节了光学带隙,与BiFeO3和BiCrO3薄膜相比,BiFeO3/BiCrO3发生了明显的红移现象,可归因于BiFeO3/BiCrO3复合膜的窄带隙。最后,引入光电性能优越的ZnO,在Pt/TiO2/SiO2/Si及ITO导电透明衬底上成功制备了BiFeO3/ZnO（BFO/ZnO）异质结复合结构,并对其光伏性能进行详实分析。发现BFO/ZnO异质结构薄膜在550 nm以下具强吸收带,即可以吸收一定的可见光,且其带隙为2.33 e V,表明,将BFO/ZnO复合结构薄膜用于光伏器件具有一定价值和应用前景,也为研究铁电光伏机理提供了一种思路。
刘永[10]（2020）在《铁电光催化剂光电成像研究》文中指出在光催化过程中,主要包括了光吸收、电荷分离和表面氧化还原反应等三个步骤,其中最为关键的是电荷分离这一步。铁电材料因具有自发极化和内建电场,在光催化中具有极大潜力,然而铁电光催化剂的电荷分离效率远低于预期,其电荷机制也鲜有研究,这极大的限制了对铁电光催化剂中电荷分离机制的认识和高效铁电光催化剂的设计。本论文中,我们利用高空间分辨的表面光电压技术对铁电光催化剂中电荷分离驱动力进行了深入研究,并在此基础上发展了高效铁电光催化剂的设计策略。主要内容如下所示:（1）利用高空间分辨的表面光电压技术证实了铁电单畴粒子可以直接将光生电子和空穴分别分离到两个对称的晶面上。定量研究表明电荷分离驱动力随着粒子沿着极化方向的厚度的增加而增加:退极化场是单畴铁电粒子中的主要电荷分离驱动力;退极化场强度在一定尺寸范围内为定值;随着粒子厚度增大,粒子两个面之间的电势差也随之增加,即电荷分离驱动力增加。与此同时,催化剂的光催化活性也提高了近5倍。（2）研究了铁电/金属异质结,发现铁电半导体中的光生电荷在金属周围聚集的现象。结果表明,光生电荷聚集的现象和铁电/金属异质结的势垒无关,电荷聚集的浓度和氧空位浓度正相关,电荷聚集的范围和氧空位浓度负相关。界面处极高的电荷浓度(1019 cm-3)得益于铁电半导体中的弹道传输机制和氧空位的碰撞电离。基于该驱动力设计的铁电薄膜,其光电流增大近5倍。（3）研究了铁电中的体光伏效应,揭示了铁电光催化剂中的体光伏效应对电荷分离的影响。体光伏效应存在两种机制,即弹道传输机制和漂移机制。结果表明,在铁电光催化剂中,漂移机制与弹道传输机制分离电荷方向相反。体光伏效应并不总是对铁电光催化剂的电荷分离有利。
二、金属-铁电体-GaN结构研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、金属-铁电体-GaN结构研究（论文提纲范文）
（1）基于新型氧化铪基铁电薄膜的场效应晶体管电学和光电特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铁电材料 |
| 1.2.1 传统钙钛矿型铁电材料 |
| 1.2.2 新型氧化铪基铁电材料 |
| 1.2.3 其它铁电材料 |
| 1.3 铁电材料的基本性质 |
| 1.3.1 压电特性 |
| 1.3.2 热释电特性 |
| 1.3.3 铁电特性 |
| 1.3.4 负电容特性 |
| 1.4 二维材料 |
| 1.4.1 二维材料及其基本性质 |
| 1.4.2 二维材料基本实验方法 |
| 1.5 二维材料光电探测器 |
| 1.5.1 二维材料光电探测器工作原理 |
| 1.5.2 二维材料光电探测器工作性能 |
| 1.6 本论文的研究意义和主要内容 |
| 第2章 新型氧化铪基铁电薄膜的晶体结构研究 |
| 2.1 研究内容和意义 |
| 2.2 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜及其电容器的制备方法 |
| 2.2.1 薄膜的制备工艺流程 |
| 2.2.2 电容器的制备工艺流程 |
| 2.3 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的晶相组分分析 |
| 2.3.1 X射线衍射分析 |
| 2.3.2 相对介电常数分析 |
| 2.3.3 高分辨TEM衍射图样分析 |
| 2.4 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的铁电性起源 |
| 2.4.1 HfO_2晶体结构的演变规律 |
| 2.4.2 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的晶体结构演变规律 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 新型氧化铪基铁电薄膜的电学特性研究 |
| 3.1 研究内容和意义 |
| 3.2 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的压电力显微镜表征 |
| 3.2.1 表面形貌 |
| 3.2.2 单点压电特性 |
| 3.2.3 单点铁电特性 |
| 3.2.4 铁电畴翻转特性 |
| 3.3 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的电容器结构电学特性测试 |
| 3.3.1 变频电滞回线 |
| 3.3.2 自极化与热释电特性 |
| 3.3.3 极化翻转疲劳特性 |
| 3.4 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的铁电极化翻转动力学 |
| 3.4.1 电流-电压曲线随频率的变化关系 |
| 3.4.2 电流-电压曲线随温度的变化关系 |
| 3.4.3 铁电极化翻转物理机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 铁电负电容场效应晶体管的电学特性研究 |
| 4.1 研究内容和意义 |
| 4.2 MoS_2 的基本性质 |
| 4.3 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2铁电薄膜的负电容效应 |
| 4.4 亚阈值摆幅热力学极限 |
| 4.4.1 亚阈值摆幅的物理含义 |
| 4.4.2 极低亚阈值摆幅器件 |
| 4.5 金属-铁电-半导体负电容场效应晶体管的工作原理 |
| 4.5.1 MFSFET基本器件结构 |
| 4.5.2 MFSFET电压放大原理 |
| 4.5.3 MFSFET亚阈值摆幅值 |
| 4.5.4 MFSFET电容匹配关系 |
| 4.6 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的金属-铁电-半导体负电容场效应晶体管 |
| 4.6.1 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFSFET器件结构 |
| 4.6.2 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFSFET器件制备方法 |
| 4.6.3 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFSFET电学特性测试 |
| 4.7 金属-铁电-绝缘体-半导体负电容场效应晶体管的工作原理 |
| 4.7.1 MFISFET基本器件结构 |
| 4.7.2 MFISFET电压放大原理 |
| 4.7.3 MFISFET亚阈值摆幅 |
| 4.7.4 MFISFET电容匹配关系 |
| 4.8 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的金属-铁电-绝缘体-半导体负电容场效应晶体管 |
| 4.8.1 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFISFET器件结构 |
| 4.8.2 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFISFET器件制备方法 |
| 4.8.3 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFISFET电学特性测试 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 铁电负电容场效应晶体管的光电特性研究 |
| 5.1 本章研究内容和意义 |
| 5.2 MoS_2 光电晶体管 |
| 5.3 MoS_2负电容光电晶体管的光电响应特性 |
| 5.3.1 光电响应测试方法 |
| 5.3.2 光照下的转移特性 |
| 5.3.3 光照下的photogating特性 |
| 5.4 MoS_2负电容光电晶体管的光电响应机理 |
| 5.4.1 工作点的选取 |
| 5.4.2 二维材料Photogating效应 |
| 5.4.3 铁电负电容效应与半导体沟道表面势 |
| 5.5 光电响应性能参数 |
| 5.5.1 光电流开关比 |
| 5.5.2 光响应率 |
| 5.5.3 光探测率 |
| 5.5.4 外量子效率 |
| 5.5.5 光响应时间 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）新型铁电材料在场效应管中的应用研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 材料中的铁电性 |
| 1.3 铁电材料研究现状 |
| 1.4 铁电材料在场效应管中的应用 |
| 1.4.1 铁电场效应晶体管 |
| 1.4.2 铪基铁电材料 |
| 1.5 铁电材料在自旋场效应管中的应用 |
| 1.5.1 自旋场效应晶体管 |
| 1.5.2 铁电材料BiFeO_3 |
| 1.6 选题依据及主要研究内容 |
| 第二章 实验方法与第一性原理计算 |
| 2.1 材料与器件制备方法 |
| 2.1.1 磁控溅射 |
| 2.1.2 电子束蒸发 |
| 2.2 表征与测试方法 |
| 2.2.1 X射线衍射 |
| 2.2.2 透射电子显微镜 |
| 2.2.3 原子力显微镜 |
| 2.2.4 电学测试 |
| 2.3 第一性原理计算 |
| 2.3.1 密度泛函理论与KS方程 |
| 2.3.2 过渡态理论 |
| 2.3.3 现代极化理论 |
| 第三章 FeFET栅极材料HZO的外延生长研究 |
| 3.1 铪锆氧铁电薄膜与器件制备 |
| 3.1.1 溅射靶材的制备 |
| 3.1.2 薄膜的溅射生长 |
| 3.1.3 铁电器件的制备 |
| 3.2 薄膜结构与电学特性分析 |
| 3.2.1 薄膜的结构与生长机制 |
| 3.2.2 电学特性测试 |
| 3.3 C-V曲线偏置研究 |
| 3.3.1 C-V曲线偏置现象 |
| 3.3.2 C-V曲线偏置机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 铪基铁电材料中的非内禀极化 |
| 4.1 铁电极化内涵及其测量原理 |
| 4.1.1 铁电极化的定义 |
| 4.1.2 铁电极化的测量 |
| 4.2 氧空位漂移模型与迁移势垒 |
| 4.2.1 空位与离子漂移模型 |
| 4.2.2 氧空位的迁移势垒 |
| 4.3 带电氧空位漂移的非内禀极化测量信号 |
| 4.3.1 极化测量中带电氧空位漂移v-E曲线 |
| 4.3.2 极化测量中带电氧空位漂移P-E曲线 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Spin FET沟道材料BFO的自旋特性 |
| 5.1 T相BFO的制备与铁电性测试 |
| 5.1.1 BFO薄膜的制备与表征 |
| 5.1.2 BFO的电学特性测试 |
| 5.2 T相BFO的结构与电子特性 |
| 5.2.1 BFO的结构与铁电极化 |
| 5.2.2 BFO的能带结构 |
| 5.2.3 BFO的电子自旋纹理 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 不足之处与未来展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）基于HfZrO铁电薄膜栅介质的GaN HEMT特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 GaN基半导体器件发展历程 |
| §1.2 铁电薄膜的发展历程与研究现状 |
| §1.2.1 铁电薄膜物理特性介绍 |
| §1.2.2 国外研究现状 |
| §1.2.3 国内研究现状 |
| §1.3 本文的研究工作与章节安排 |
| 第二章 HfZrO铁电薄膜淀积技术及电学性能测试方法 |
| §2.1 HfZrO的材料特性 |
| §2.2 原子层沉积法(ALD)的工作机理 |
| §2.3 铁电薄膜的分析测试方法 |
| §2.3.1 X射线衍射分析(XRD) |
| §2.3.2 原子力显微镜(AFM) |
| §2.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| §2.3.4 扫描电子显微镜(SEM) |
| §2.4 铁电薄膜电学性能的测试 |
| §2.4.1 顶电极与底电极的制备 |
| §2.4.2 铁电性能的测试 |
| §2.4.3 C-V特性测试 |
| §2.5 MIS结构特性 |
| §2.6 本章小结 |
| 第三章 HfZrO铁电薄膜电容实验与测试 |
| §3.1 电容实际工艺研究 |
| §3.1.1 金属蒸发 |
| §3.1.2 匀胶 |
| §3.1.3 腐蚀 |
| §3.2 ALD淀积HfZrO薄膜的主要工艺参数 |
| §3.3 HfZrO铁电薄膜的制备 |
| §3.3.1 衬底清洗 |
| §3.3.2 薄膜淀积 |
| §3.4 HfZrO铁电薄膜电容的性能表征 |
| §3.4.1 HfZrO铁电薄膜的P-V曲线测试 |
| §3.4.2 HfZrO铁电薄膜的X射线光电子能谱分析(XPS)测试 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 金属-铁电-氮化镓高电子迁移率晶体管器件 |
| §4.1 器件结构与工作原理 |
| §4.2 器件重要结构参数分析 |
| §4.3 本章小结 |
| 第五章 全文总结及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（4）新型二维半导体的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 常见二维材料 |
| 1.1.1 石墨烯 |
| 1.1.2 过渡金属硫化物单层 |
| 1.2 二维铁电性材料 |
| 1.3 二维铁磁性材料 |
| 1.4 本论文工作 |
| 第2章 理论基础 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.2 赝势方法 |
| 2.3 非线性光学响应 |
| 2.4 Mermin–Wagner定理的证明 |
| 2.5 旋转群下的Rashba哈密顿量 |
| 第3章 二维铁电材料GaTeCl单层 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构与稳定性 |
| 3.3.2 铁弹性和铁电性 |
| 3.3.3 电子结构 |
| 3.3.4 光学二阶谐波响应 |
| 3.4 结论 |
| 第4章 空穴掺杂PdSe_2单层里的斯托纳磁性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 电子结构 |
| 4.3.2 空穴掺杂与磁性 |
| 4.3.3 单轴应力与自旋半金属 |
| 4.4 结论 |
| 第5章 高迁移率的Mo_6Br_6S_3单层 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 结构与稳定性 |
| 5.3.2 能带与应变调控 |
| 5.3.3 基于形变势理论的迁移率计算 |
| 5.3.4 Mo_6Br_6S_3/石墨烯异质结 |
| 5.4 结论 |
| 第6章 单轴拉伸下BiTeI单层的各向异性Rashba效应 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 密度泛函计算方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 单轴应力与各向异性Rashba效应 |
| 6.3.2 电场诱导的电荷流和自旋流 |
| 6.4 进一步的讨论 |
| 6.5 结论 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）衬底剥离的PbZr0.2Ti0.8O3薄膜与AlGaN/GaN HEMT异质集成研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 异质集成技术在电子器件应用中的前景与意义 |
| 1.2 GaN材料和AlGaN/GaN HEMT |
| 1.3 铁电材料和PZT材料介绍 |
| 1.4 铁电/GaN异质集成研究现状 |
| 1.5 衬底剥离技术对铁电/AlGaN/GaN异质集成的启发 |
| 1.6 本论文的研究内容与意义 |
| 第二章 PZT薄膜的生长与表征 |
| 2.1 脉冲激光沉积系统(PLD)介绍 |
| 2.1.1 PLD发展历史及优势 |
| 2.1.2 PLD结构与原理介绍 |
| 2.2 薄膜结构表征方法介绍 |
| 2.2.1 X射线衍射仪(XRD) |
| 2.2.2 原子力显微镜(AFM |
| 2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM) |
| 2.3 PZT薄膜的生长过程 |
| 2.3.1 衬底准备 |
| 2.3.2 薄膜沉积 |
| 2.4 PZT薄膜表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 PZT薄膜剥离与PZT/AlGaN/GaN器件制备 |
| 3.1 衬底剥离制备PZT薄膜 |
| 3.2 剥离后PZT薄膜表征 |
| 3.3 器件制备 |
| 3.3.1 PZT/AlGaN/GaN MFS结构器件制备 |
| 3.3.2 PZT/AlGaN/GaN HEMT器件制备 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 PZT/AlGaN/GaN异质集成研究 |
| 4.1 PZT薄膜的电学性能测试 |
| 4.1.1 铁电性测试 |
| 4.1.2 电容电压(C-V)特性测试 |
| 4.1.3 薄膜绝缘性测试 |
| 4.2 PZT/AlGaN/GaN HEMT电学性能研究 |
| 4.2.1 电容电压(C-V)测试 |
| 4.2.2 电流电压(I-V)测试 |
| 4.3 极化效应对器件阈值电压和2DEG浓度调控能力研究 |
| 4.3.1 极化效应对阈值电压的调控作用 |
| 4.3.2 极化效应对2DEG浓度的调控作用 |
| 4.4 PZT/AlGaN/GaN HEMT极化调控模型研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 论文总结与工作展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）氧化物异质结中界面相变诱导的阻变特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 铁电阻变存储器 |
| 1.2.1 铁电材料与铁电薄膜 |
| 1.2.2 铁电阻变存储器的微观机理 |
| 1.2.3 铁电阻变存储器的基本结构 |
| 1.2.4 铁电阻变存储器的研究进展 |
| 1.3 锰氧化物 |
| 1.3.1 La_(1-x)Sr_xMnO_3 的研究进展 |
| 1.3.2 LaMnO_3的研究进展 |
| 1.3.3 铁电材料/锰氧化物异质结 |
| 1.4 本文的主要研究内容和论文结构 |
| 第2章 实验材料与测试方法 |
| 2.1 实验材料及设备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 脉冲激光沉积原理与工艺 |
| 2.2.1 脉冲激光沉积原理 |
| 2.2.2 薄膜的结构设计 |
| 2.2.3 脉冲激光沉积工艺 |
| 2.3 磁控溅射技术 |
| 2.4 薄膜形貌与结构的表征方法 |
| 2.4.1 形貌表征 |
| 2.4.2 结构表征 |
| 2.5 器件制备与测量 |
| 2.5.1 微纳加工 |
| 2.5.2 异质结铁电特性的测试 |
| 2.5.3 异质结阻变特性的测试 |
| 第3章 氧化物薄膜制备及性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同比例的La_(1-x)Sr_xMnO_3 薄膜的制备与表征 |
| 3.2.1 不同比例的La_(1-x)Sr_xMnO_3 薄膜的制备 |
| 3.2.2 不同比例的La_(1-x)Sr_xMnO_3 薄膜的形貌表征 |
| 3.2.3 不同比例的La_(1-x)Sr_xMnO_3 薄膜的结构表征 |
| 3.3 生长温度对Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3 薄膜性能的影响 |
| 3.3.1 不同生长温度下Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3 薄膜的形貌表征 |
| 3.3.2 不同生长温度下Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3 薄膜的结构表征 |
| 3.4 Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3 厚度的变化对异质结性能的影响 |
| 3.4.1 不同铁电层厚度下异质结的形貌表征 |
| 3.4.2 不同铁电层厚度下异质结的结构表征 |
| 3.4.3 不同铁电层厚度下异质结的铁电性能表征 |
| 3.4.4 不同铁电层厚度下异质结的阻变性能表征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 界面效应对异质结阻变性能的调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3 铁电层对La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3 相变的影响 |
| 4.3 不同比例的La_(1-x)Sr_xMnO_3 下的异质结的制备与表征 |
| 4.3.1 四种不同比例的La_(1-x)Sr_xMnO_3 下的异质结的制备 |
| 4.3.2 四种不同比例的La_(1-x)Sr_xMnO_3 下的异质结的形貌表征 |
| 4.3.3 四种不同比例的La_(1-x)Sr_xMnO_3 下的异质结的结构表征 |
| 4.4 不同比例的La_(1-x)Sr_xMnO_3 下的异质结的铁电性能表征 |
| 4.5 不同比例的La_(1-x)Sr_xMnO_3 下的异质结的阻变性能表征 |
| 4.5.1 基本阻变特性分析 |
| 4.5.2 异质结的可靠性测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）基于铁电材料栅介质层负电容场效应晶体管特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.3 研究对象 |
| 1.3.1 铁电材料 |
| 1.3.2 负电容效应 |
| 1.3.3 电容匹配 |
| 1.4 研究目标及内容思路 |
| 第二章 NCFET解析模型的构建 |
| 2.1 MATLAB软件介绍 |
| 2.2 NCFET解析模型构建 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 NCFET电学特性的仿真 |
| 3.1 NCFET基本的电学特性 |
| 3.1.1 f(β)函数与器件回滞 |
| 3.1.2 铁电层厚度对NCFET电学特性的影响 |
| 3.2 P_r、E_c对NCFET电学特性的影响 |
| 3.3 MFIS结构和MFS结构的对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 NCFET电学特性的实验 |
| 4.1 NCFET的实验制备 |
| 4.2 NCFET基本的电学特性 |
| 4.3 NCFET和对照器件的对比 |
| 4.4 退火温度对NCFET电学特性的影响 |
| 4.4.1 退火温度对转移特性的影响 |
| 4.4.2 退火温度对亚阈值特性的影响 |
| 4.4.3 退火温度对输出特性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）低功耗二维InSe晶体管的制备及其特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 二维材料简介及其研究进展 |
| 1.2.1 石墨烯及黑磷 |
| 1.2.2 过渡金属硫化物 |
| 1.2.3 Ⅲ-Ⅵ族层状材料 |
| 1.3 二维铟硒晶体管的制备与应用研究 |
| 1.3.1 场效应晶体管 |
| 1.3.2 二维铟硒晶体管研究进展 |
| 1.4 本文的研究内容与安排 |
| 第二章 材料与器件的制备和测试 |
| 2.1 材料的制备 |
| 2.2 材料的表征方法 |
| 2.3 器件的制备方法 |
| 2.4 器件的测试方法 |
| 第三章 基于二维InSe沟道的低功耗FET研究 |
| 3.1 二维InSe薄膜的制备 |
| 3.2 InSe薄膜的晶体结构表征 |
| 3.3 厚度对InSe影响的研究 |
| 3.3.1 厚度对InSe拉曼光谱的影响 |
| 3.3.2 厚度对InSe表面电势和导电性的影响 |
| 3.4 低功耗InSe场效应晶体管的制备和特性研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于二维InSe沟道的NCFET制备与特性研究 |
| 4.1 NCFET的介绍 |
| 4.2 铁电栅介质层的制备与研究 |
| 4.2.1 铁电栅介质层的制备 |
| 4.2.2 铁电栅介质叠层的铁电性分析 |
| 4.3 二维InSe沟道NCFET的制备与分析 |
| 4.3.1 二维InSe沟道NCFET的制备 |
| 4.3.2 二维InSe沟道NCFET的分析 |
| 4.4 二维InSe沟道NCFET性能的优化 |
| 4.5 增强型InSe FET的实现 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于α-In_2Se_3沟道的非易失性铁电异质结存储器的制备研究 |
| 5.1 二维α-In_2Se_3薄膜铁电性研究 |
| 5.2 α-In_2Se_3/MoS_2 异质结的制备 |
| 5.3 α-In_2Se_3/MoS_2 异质结非易失性特性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）铁酸铋基复合薄膜制备及光学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 铁电材料基本概述 |
| 1.1.2 铁电薄膜的光伏效应 |
| 1.1.3 铁酸铋材料的结构与性能 |
| 1.1.4 铁酸铋基薄膜光伏效应的应用 |
| 1.2 铁电复合薄膜的结构及电极 |
| 1.3 铁电复合薄膜研究现状及意义 |
| 1.4 论文选题意义及主要研究内容 |
| 1.4.1 论文选题意义 |
| 1.4.2 论文研究内容及结构安排 |
| 第二章 薄膜制备工艺与表征技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 薄膜的制备工艺 |
| 2.2.1 溶胶-凝胶工艺 |
| 2.2.2 溶胶-凝胶的优点 |
| 2.3 形貌表征与性能测试 |
| 2.3.1 结构与形貌表征 |
| 2.3.2 电学性能测试 |
| 2.3.3 光学性能测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 La~(3+)、Mn~(3+)掺杂BiFeO_3薄膜制备及光学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 La~(3+)掺杂量对BiFeO_3薄膜性能的影响 |
| 3.2.1 薄膜的制备与物性测试 |
| 3.2.2 Bi_(1-x)La_xFeO_3 薄膜结构和微观形貌 |
| 3.2.3 电学性能 |
| 3.2.4 光学性能 |
| 3.3 Mn~(3+)掺杂对BiFeO_3铁电及光学性能的影响 |
| 3.3.1 制备Mn~(3+)掺杂BiFeO_3薄膜 |
| 3.3.2 Mn掺杂BiFeO_3薄膜XRD和 AFM表征 |
| 3.3.3 Mn掺杂对BiFeO_3铁电极化的影响 |
| 3.3.4 漏电流机制 |
| 3.3.5 BiFe_(1-x)Mn_xO_3薄膜的光学性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 BiFeO_3/BiCrO_3 双层复合薄膜的光学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BiFeO_3/BiCrO_3 复合薄膜的制备 |
| 4.3 BiFeO_3/BiCrO_3 复合薄膜的XRD分析 |
| 4.4 BiFeO_3/BiCrO_3 复合薄膜电学性能的分析 |
| 4.4.1 铁电性能分析 |
| 4.4.2 漏电流分析 |
| 4.5 BiFeO_3/BiCrO_3 复合薄膜光学性能的分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 BiFeO_3/ZnO复合结构的光学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 BiFeO_3/ZnO异质结构的制备 |
| 5.3 BiFeO_3/ZnO复合薄膜的基本表征 |
| 5.4 BiFeO_3/ZnO复合薄膜的光学性能分析 |
| 5.5 本章分析 |
| 第六章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况 |
（10）铁电光催化剂光电成像研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 半导体光催化剂中的电荷分离 |
| 1.2.1 半导体光催化剂 |
| 1.2.2 促进光生电荷分离的有效手段 |
| 1.3 铁电光催化剂 |
| 1.3.1 铁电的基本性质 |
| 1.3.2 几种典型的钙钛矿性铁电材料 |
| 1.3.3 铁电的极化反转 |
| 1.4 铁电的光电性质 |
| 1.4.1 铁电异常光伏现象 |
| 1.4.2 金属/铁电/金属结构 |
| 1.4.3 铁电半导体材料带隙调控 |
| 1.4.4 铁电体光伏效应 |
| 1.5 铁电材料在光催化中的应用 |
| 1.5.1铁电光沉积实验 |
| 1.5.2 不对称沉积助催化剂 |
| 1.5.3 铁电自发极化影响表面催化活性 |
| 1.5.4 外加偏压极化反转促进电荷分离 |
| 1.6 时间分辨表征光催化剂中光生电荷分离 |
| 1.7 空间分辨时间分辨表征光催化剂中光生电荷分离 |
| 1.7.1 光电化学成像 |
| 1.7.2 扫描探针技术 |
| 1.8 空间分辨表面光电压 |
| 1.8.1 表面光电压的基本原理 |
| 1.8.2 表面光电压在光催化体系中的应用 |
| 1.9 论文工作设想 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 主要试剂 |
| 2.2 表征方法 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.2 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.3 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.4 X射线粉末衍射(XRD) |
| 2.2.5 差示扫描量热仪(DSC) |
| 2.2.6 原子力显微镜(AFM)与开尔文探针显微镜(KPFM) |
| 2.2.7 空间分辨的表面光电压谱(SRSPS) |
| 2.2.8 表面光电压显微镜(SPVM) |
| 2.2.9 导电原子力显微镜(C-AFM) |
| 2.2.10 压电力显微镜(PFM) |
| 2.2.11 光催化反应测试 |
| 2.2.12 电化学测试 |
| 2.2.13 时间分辨吸收光谱(TAS) |
| 第三章 铁电光催化剂中内部电场对电荷分离过程的影响 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 单畴钛酸铅铁电光催化剂的合成 |
| 3.2.2 光沉积助催化剂 |
| 3.2.3 光催化产氢活性测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 单畴钛酸铅(PTO)铁电粒子 |
| 3.3.2 钛酸铅粒子中电荷分离驱动力 |
| 3.3.3 不同厚度的单畴钛酸铅粒子 |
| 3.3.4 电荷分离随粒子厚度变化 |
| 3.3.5 退极化场与电荷分离 |
| 3.3.6 退极化场的强度 |
| 3.3.7 铁电半导体中的屏蔽场 |
| 3.3.8 屏蔽场的调控 |
| 3.3.9 铁电体相电场应用于助催化剂不对称组装 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 铁电/金属界面光生电荷分离的研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 BTO/Au样品的制备 |
| 4.2.2 表面电势拟合 |
| 4.2.3 稳态电荷密度的计算 |
| 4.2.4 瞬态吸收拟合 |
| 4.2.5 导电原子力测量 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 BTO/Au模型体系 |
| 4.3.2 BTO/Au异质结 |
| 4.3.3 BTO/Au界面空间电荷层定量分析 |
| 4.3.4 内建电势对于BTO/Au界面光生电荷聚集的影响 |
| 4.3.5 体光伏效应对光生电荷聚集的影响 |
| 4.3.6 BTO/Au界面处的光生电荷浓度 |
| 4.3.7 BTO/Au的光催化和光电催化活性 |
| 4.3.8 BTO和金界面的尺寸效应 |
| 4.3.9 金粒子之间的光生电荷聚集 |
| 4.3.10 铁电与金属性透明二维材料 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 铁电光催化中的体光伏效应 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 光路部分 |
| 5.2.2 数据拟合 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 体光伏效应的基本概念 |
| 5.3.2 区分弹道传输和漂移机制 |
| 5.3.3 钛酸钡铁电晶体的体光伏效应 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 论文不足 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
四、金属-铁电体-GaN结构研究（论文参考文献）
- [1]基于新型氧化铪基铁电薄膜的场效应晶体管电学和光电特性研究[D]. 涂路奇. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [2]新型铁电材料在场效应管中的应用研究[D]. 郑茂源. 兰州大学, 2021(11)
- [3]基于HfZrO铁电薄膜栅介质的GaN HEMT特性研究[D]. 张家华. 桂林电子科技大学, 2020(04)
- [4]新型二维半导体的第一性原理研究[D]. 张世豪. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2020(01)
- [5]衬底剥离的PbZr0.2Ti0.8O3薄膜与AlGaN/GaN HEMT异质集成研究[D]. 王贺. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [6]氧化物异质结中界面相变诱导的阻变特性研究[D]. 谷婷. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]基于铁电材料栅介质层负电容场效应晶体管特性研究[D]. 朱明璋. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [8]低功耗二维InSe晶体管的制备及其特性研究[D]. 董建国. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [9]铁酸铋基复合薄膜制备及光学性能研究[D]. 杨松. 贵州大学, 2020(04)
- [10]铁电光催化剂光电成像研究[D]. 刘永. 兰州大学, 2020(01)