Publication

Design Considerations of Ferroelectric Properties for Negative Capacitance MOSFETs

Mihai Adrian Ionescu, Christian Enz, Farzan Jazaeri, Ali Saeidi
2018
Conference Papers

Résumé

Impact of physical parameters of ferroelectric layer on the performance of Negative Capacitance (NC) MOSFETs is experimentally studied in this paper. Electrical behaviors of PZT-based and Si:HfO2-based NC-FETs are investigated and discussed. In a PZT-based p-type NC-FET, a sub-thermal swing down to 20mV/dec is achieved due to the remarkable voltage gain of NC, reaching a maximum value of 10V/V. Nevertheless, the performance improvements with Si:HfO2 NC booster are significantly lower than PZT due to the coexistence of different phases and also high leakage current which can enormously reduce the enhancement by NC.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/7a71ce7d-3d5e-4a74-a182-0aefdbbc8301

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Mihai Adrian Ionescu, Christian Enz, Farzan Jazaeri, Ali Saeidi
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Concepts associés (18)

Ferroélectricité

On appelle ferroélectricité la propriété selon laquelle un matériau possède une polarisation électrique à l'état spontané, polarisation qui peut être renversée par l'application d'un champ électrique extérieur. La signature d'un matériau ferroélectrique est le cycle d'hystérésis de la polarisation en fonction du champ électrique appliqué. Le préfixe ferro- fut emprunté au ferromagnétisme par analogie.

PZT

Les PZT, ou titano-zirconates de plomb, sont des composés chimiques de formule , où . Il s'agit de céramiques de structure pérovskite présentant plusieurs propriétés intéressantes : ferroélectricité, c'est-à-dire qu'elles ont une polarisation électrique spontanée, qui peut être inversée par l'application d'un champ électrique ; piézoélectricité, c'est-à-dire qu'elles peuvent changer de forme si on leur applique un champ électrique, ou qu'elles peuvent générer une tension électrique entre deux faces lorsqu'on leur applique une déformation — propriété particulièrement utile pour les capteurs, les transducteurs, les actionneurs au sens large ; pyroélectricité, c'est-à-dire qu'elles peuvent générer une tension électrique lorsqu'on modifie leur température, d'où des applications dans les sondes de température.

Ceramic capacitor

A ceramic capacitor is a fixed-value capacitor where the ceramic material acts as the dielectric. It is constructed of two or more alternating layers of ceramic and a metal layer acting as the electrodes. The composition of the ceramic material defines the electrical behavior and therefore applications. Ceramic capacitors are divided into two application classes: Class 1 ceramic capacitors offer high stability and low losses for resonant circuit applications.

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