林翠 白刚2)† 李卫 高存法

1)(南京邮电大学电子与光学工程学院,微电子学院,南京 210023)

2)(南京大学,固体微结构物理国家重点实验室,南京 210093)

3)(南京航空航天大学,机械结构力学控制国家重点实验室,南京 210016)

为了让摩尔定律能够延续下去,降低功耗是很多研究者关注的问题,铁电负电容效应的发现为其提供了一种解决方案.应变工程作为调控铁电薄膜物理性能的有效手段已经被广泛研究.但是应变对铁电负电容调控的相关机理并不清楚.本文通过Landau-Khalatnikov 方程模拟了应变场和温度场对PbZr0.2Ti0.8O3 铁电薄膜负电容的影响.研究表明,瞬态负电容的产生伴随着极化的翻转,在一定温度下压应变有助于铁电负电容的稳定,而在张应变下铁电极化翻转较快,负电容效应持续时间较短.但是,增加的压应变会导致对应的矫顽电压增大,需要更大的外电压才能使极化翻转,从而产生负电容.此外,在恒定的应变下,温度越低,负电容效应越显著.本工作对未来负电容微纳器件的设计具有一定的指导意义.

1 引 言

随着半导体技术的飞速发展,晶体管尺寸变得越来越小,集成密度越来越高,这将使芯片的功耗增加,因此降低器件的功耗,让“摩尔定律”延续下去成为人们密切关注的焦点问题.1965 年,戈登·摩尔(Gordon E.Moore)[1]指出集成电路中可容纳器件的密度将以固定的时间间隔增加一倍,而在一颗很小的芯片上就有可能存在上亿个器件,单凭人类的肉眼是看不见的.自引入摩尔定……