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复旦大学微电子学院朱浩研究团队实现低功耗负量子电容场效应晶体管器件

发布于：2024-06-06 编辑：匿名来源：网络

复旦大学微电子学院 MOSFET器件不断微缩带来的功耗问题成为制约关于集成电路的发展。

主要瓶颈。

开发新原理器件，突破MOSFET亚阈值摆幅（SS）60mV/dec的室温限制，是实现高速、低功耗CMOS技术和集成电路的重要途径。

近年来，包括隧道晶体管（TFET）、负电容晶体管（NCFET）、冷源晶体管（CSFET）等在内的多种器件技术为实现陡峭的亚阈值摆幅和低功耗器件性能提供了思路。

复旦大学微电子学院朱浩研究团队实现低功耗负量子电容场效应晶体管器件

针对上述晶体管器件技术的关键需求，复旦大学微电子学院朱浩研究团队与美国国家标准与技术研究院（NIST）和乔治梅森大学合作，提出了负量子电容器具有陡峭的亚阈值摆幅。

晶体管器件。

该研究成果以《Steep-Slope Negative Quantum Capacitance Field-Effect Transistor》为题发表在近日召开的第68届国际电子器件会议（IEDM）上。

微电子学院朱浩和美国NIST李启亮为通讯作者。

研究团队杨亚芬博士为第一作者，复旦大学微电子学院为第一单位。

该工作利用单层石墨烯在低态密度条件下产生的负电子压缩效应，将单层石墨烯二维金属体系集成到MoS2晶体管的栅极结构中，构建负量子电容晶体管（NQCFET）器件。

栅极电压调节产生负量子电容。

与基于铁电材料的传统负电容器件类似，NQCFET 器件利用石墨烯提供的负量子电容贡献来实现内部栅极电压放大和小于 60mV/dec 的亚阈值摆幅特性。

本工作通过优化器件栅堆叠结构和制备工艺，实现了最小31mV/dec的亚阈值摆幅和可忽略的磁滞特性，以及超强的开关比，有效降低了器件的静态和动态功耗。

消耗。

同时，结合理论模拟，揭示了器件陡峭的亚阈值摆幅的形成机制，为高速、低功率晶体管器件技术的未来发展提供了新的路径。

该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。

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