铁电薄膜材料及集成铁电器件的相关问题

铁电薄膜材料及集成铁电器件自20世纪90年代以来一直受到人们的关注.就目前该领域研究中的几个基础问题,如生长动力学、特性退变、异质结界面以及如何进一步发展铁电薄膜和集成铁电器件等提出了见解.

集成铁电器件及研究进展

铁电薄膜与半导体集成技术而发展起来的集成铁电器件受到了众多学者的关注,文章重点介绍了一些常见集成铁电器件:铁电存储器、铁电红外探测器、微波可调器件和铁电集成光电器件的原理,特点,研究发展和应用,指出了集成铁电器件的铁电薄膜研究中需要解决的一些问题.

基于铁电晶体管的存储与存算一体电路

近年来,物联网和人工智能等技术的发展对片上存储与智能计算的能效、密度以及性能提出了更高的要求。面对传统CMOS处理器的能效与密度瓶颈,以及传统冯·诺伊曼架构的“存储墙”瓶颈,以铁电晶体管(FeFET)为代表的新型非易失存储器(NVM)提供了新的机遇。FeFET具有非易失、高能效、高开关比等特点,非常适合低功耗、高密度场景下的存储与存算一体(CiM)应用,为数据密集型应用在边缘端的部署提供支持。该文回顾了FeFET的发展历程、结构、特性以及建模相关的工作,概述了FeFET存储器在电路结构和访存机制上的探索与优化。进一步地,该文还探讨了FeFET CiM在非易失计算、存内逻辑计算、矩阵向量乘法以及内容可寻址存储器上的应用。最后,该文从不同方面分析并展望了基于FeFET的存储与CiM电路的前景与挑战。

新型低维铁电材料及其器件

低维铁电薄膜是一种得到广泛研究的铁电存储器的核心材料,其利用自发极化这一本征特性来实现信息存储.铁电材料的极化方向在外加电场作用下以超快速度进行切换,切换后的电畴具有保持特性.利用该原理的新型存储技术可以实现高速、低功耗、非破坏性读取以及超高密度存储.传统铁电材料受到临界尺寸限制,即随厚度减薄到极限尺寸后材料失去铁电特性,为此发展了大量的新型二维铁电薄膜,突破了以上临界尺寸的限制,为未来集成通用存储器带来了希望.该文综述了铁电材料相关背景及研究理论;报道了低维铁电钙钛矿薄膜畴壁电流相关研究以及基于第一性原理的二维铁电材料理论研究和实验论证;阐述了基于这些新型低维铁电材料的铁电畴壁存储器,基于氧化铪的铁电场效应晶体管,以及铁电二极管的工作原理;总结了低维铁电材料及其器件这一崭新领域目前所面临的挑战,以及对未来进行了展望.

铁电薄膜研究中的几个重要问题

近十多年来,铁电薄膜及集成铁电器件一直是材料科学工作者和电介质物理工作者关注和研究的热点之一。要使集成铁电器件得到更广泛的应用,还应针对铁电薄膜本身和铁电薄膜异质结构开展更深入的研究。本文针对铁电薄膜的疲劳、老化和电压漂移、电阻等特性退变,以及薄膜异质结构的表面和界面等问题,结合作者的研究工作,进行比较概括的分析,并提出一些解决问题的方法。

二维本征铁电体及其多铁耦合的研究进展

铁电材料因其具有可被外场调控的电极化状态,以及在传感器、光电器件和信息存储器件中具有潜在应用前景,所以一直以来都是凝聚态物理领域的研究热点.随着微电子集成技术的飞速发展,电子器件日益趋于微型化、集成化和多功能化.传统块体铁电材料因受尺寸效应、界面效应等因素影响,难以满足此发展需求,因而低维铁电材料引起了学术界的广泛关注.近年来,实验上已成功制备出稳定的室温二维铁电材料,第一性原理计算等理论方法对新材料的预测和设计也促进了二维铁电材料的发展.同时,利用二维铁电性与铁谷性、磁性的多铁耦合效应,可以实现电控谷极化、电控磁性等调控机制.多重自由度的相互耦合,会产生如能谷间圆(线)偏振光学选择性、量子自旋霍尔效应等奇异物理特性,对于自旋电子学、谷电子学及光学的发展具有重大的意义.本文首先介绍近年来新型二维铁电材料在理论和实验方面的研究进展,以及二维铁电材料在铁电隧道结、铁电二极管等二维铁电器件中的应用.其次阐述了二维电控铁谷性和电控磁性的多铁耦合效应及其衍生出的新物理现象和机制.最后对二维铁电材料和其他物理性质耦合所具有的丰富物理内涵和广阔应用前景,进行了分析与探讨.

铁电薄膜材料的制备技术及应用

铁电薄膜材料、集成铁电器件以及与之相应的物理问题,引起物理学、材料科学与工程、微电子与光电子学等领域的科学技术人员和学者的关注。文章介绍了铁电薄膜新研究进展,对目前最常用的几种主要制备方法进行了评述,重点分析了铁电薄膜不同制备方法的优缺点。并对未来的可能进展作了简单的描述,指出了目前关于铁电薄膜研究中的一些问题,并提出一些解决问题的办法。

铁电存储单元的设计和测试

基于被应用于实际设计之中的统一的铁电器件模型，详细讨论了２Ｔ２Ｃ组态的铁电破坏性读出存储器单元的设计。在此基础上，设计和制造了分立元件的单元测试电路。通过与普通电容的对比实验，证实了铁电破坏性读出随机读取存储器与普通随机读取存储器不同的工作原理和模式。进而获得了被测ＦＲＡＭ单元的特性波形和铁电材料存储特性的有关数据。这些工作为进一步进行大规模铁电存储器的研究作了准备。

铁电液晶光阀参数的测试

研究了具有点阵金属镜的铁电液晶光阀的特性,并对其特性参数、最大读出效率、有效增益、响应时同等进行了具体测试,给出了实验方法、过程和测试结果.这对测试其它空间光调制器同样具有普遍意义和实用价值.

铁电液晶光闸的读写特性(英文)

The Liquid crystal light valuves which use smectic C feeroelectric crystal(FLC)asthe electro-optic modulating material and hydrogenated amorphous silicon(a-Si∶H)as the photosensor are recognized to be the new generation of the light valves.Manyperformance studies and characterizations have been done on these devices.

铁电技术

铁电材料具有良好的铁电、光电及压电特性,可用以制作非易失性存诸器、光集成器件等,在空间、军事及其它民用领域均有美好的应用前景。

铁电薄膜的多外场调控

铁电薄膜在非易失随机存储器、压电器件、热释电器件和电光器件中有着广泛的应用。由于极化—晶格—电荷自由度的强烈耦合,铁电薄膜的特性不仅可以被电场调控,也可以被多种其他外场调控。文章分别阐述了电场、力场和光场对铁电薄膜极化和导电特性的调控作用及物理机制,并展示了电驱动、机械驱动和光驱动等新型铁电器件的应用潜力。多种外场的调控作用可以突破传统电场调控在电路接入和击穿、漏电等失效行为方面的限制,为铁电器件的设计提供新思路。

铁电陶瓷及其应用

介绍了铁电陶瓷的基本概念及其在６个方面的应用情况。