混合相负电容场效应晶体管中的异常跨导行为

《IEEE Electron Device Letters》：Anomalous Transconductance Behaviour in Mixed-Phase Negative Capacitance FETs

HfO2–ZrO2超晶格堆叠物中t相（非极性反铁电）与o相（正交极性铁电）共存时，尽管t相降低on电流，但通过复杂电静学相互作用显著提升跨导gm，而非载流子迁移率增加所致。t相比例和空间分布对器件性能起关键作用。

　　

摘要：

大多数HfO2–ZrO2（HZH）超晶格堆栈表现出混合相特性，同时稳定四方（t相，非极性，反铁电）和正交（o相，极性，铁电）相。由于非极性相不支持可切换的铁电（FE）极化，因此通常被认为对存储和逻辑应用不利。在本研究中，我们发现尽管t相会导致开启电流（ION）降低，但与纯o相负电容场效应晶体管（NCFETs）相比，它可以带来更高的跨导（gm）。这种跨导的提升并非由于载流子迁移率的增加，而是源于t相和o相铁电性质共存对沟道静电特性的复杂影响。我们进一步研究了t相的比例及其在沟道中的空间分布对器件性能的关键作用。