BNTM鐵電柵石墨烯場效應晶體管的制備及性能研究.pdf

1、鐵電場效應晶體管(FeFET)是構成鐵電存儲器的基本存儲單元，具有優(yōu)良的抗輻射性能、高存儲密度、低功耗和與集成電路工藝兼容等眾多優(yōu)點，得到了研究者的廣泛關注。然而，鐵電場效應晶體管還存在保持性能較差、鐵電存儲器芯片不能克服由于集成度不斷提高而帶來的功耗與穩(wěn)定性等問題。石墨烯具有優(yōu)異的導電導熱性能、穩(wěn)定的化學性能和良好的機械性能，可以成為晶體管的溝道材料?；诖耍疚囊允┍∧ぷ鳛闇系啦牧?，Bi3.15Nd0.85Ti2.99Mn0.0

2、1O12(BNTM)鐵電薄膜作為柵介質，制備了一種新型的底柵FeFET并對器件進行了相關性能的研究。主要的研究工作與結果如下：
　　1、BNTM柵介質的制備與性能表征
　　采用溶膠凝膠法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備了BNTM鐵電薄膜，分別用XRD、SEM、Raman、鐵電分析儀等對其微觀結構和電學性能進行了表征，實驗結果表明薄膜表面平整光滑，晶界明顯，晶粒均勻且致密。薄膜厚度大約為420 nm，薄膜具有優(yōu)異的鐵電性

3、能和較高的介電常數，可用作FeFET的柵介質層。
　　2、石墨烯的制備與性能表征
　　采用微機械剝離法和化學氣相沉淀(CVD)法制備出少層和單層的石墨烯薄膜，并成功將其轉移到BNTM薄膜上用于器件制備。通過光學顯微鏡、SEM、Raman、紫外-可見(UV-Vis)分光光度計等方法對石墨烯薄膜的表面形貌、厚度和透光性進行了表征。表征結果顯示CVD方法制備的石墨烯是單層連續(xù)且具有極大的面積的薄膜，且表面裂痕和雜質極少，在可見-紫

4、外范圍下石墨烯的光透過率約在97.3％左右，表明了石墨烯的單層特性。
　　3、石墨烯場效應晶體管的制備與性能表征
　　研究了石墨烯作為溝道層、BNTM鐵電薄膜為柵介質的場效應晶體管的制作工藝，優(yōu)化了石墨烯場效應晶體管的溝道圖形化及電極生長工藝參數，制備出了石墨烯場效應晶體管，研究結果表明石墨烯和金屬電極接觸良好，器件存在一個較大的存儲窗口，存儲窗口的大小約為1.8 V，且經過正負柵壓50次的循環(huán)掃描，存儲窗口幾乎沒有衰減，表