規(guī)整性碳納米管條紋溝道鐵電場效應(yīng)晶體管的制備與表征.pdf

1、鐵電場效應(yīng)晶體管(FeFET)具有非揮發(fā)性、抗輻射性能出眾、高讀寫速度、高讀寫次數(shù)、高存儲密度、低功耗等優(yōu)點，可以作為鐵電存儲器的基本單元。典型的FeFET是頂柵結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)存在界面擴散、退極化場和制備工藝復(fù)雜等問題，制約了FeFET進一步的應(yīng)用。新型的底柵結(jié)構(gòu)FeFET因為其制備工藝簡單、不需要緩沖層、鐵電層和半導(dǎo)體層界面接觸良好、容易實現(xiàn)全外延結(jié)構(gòu)和柔性器件等具有很好的應(yīng)用前景。碳納米管(CNT)具有獨特的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的化學(xué)性能和優(yōu)異

2、的導(dǎo)電性，是一種理想的晶體管溝道材料。與單根或網(wǎng)絡(luò)狀CNT相比，規(guī)整性CNT條紋陣列作為場效應(yīng)晶體管的溝道有著獨特優(yōu)勢。基于此，本論文選用規(guī)整性多壁碳納米管(MWCNT)條紋作為FeFET的溝道，以Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)鐵電薄膜作為FeFET的柵介質(zhì)，制備并研究了一種新型的底柵FeFET結(jié)構(gòu)。具體工作和結(jié)果概括如下：
　　1.BNT柵介質(zhì)薄膜的制備與表征
　　選用22cm2的重摻雜n-Si作為基底和底

3、電極，采用溶膠-凝膠法制備了BNT薄膜，并對所制備薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能進行了表征。結(jié)果表明，所制備的BNT薄膜具有均勻的厚度、良好的鐵電性和較高的介電常數(shù)，滿足其作為FeFET絕緣柵層的要求。
　　2.規(guī)整性MWCNT條紋陣列的制備與表征
　　采用溶液誘導(dǎo)自組裝法在BNT/Si基底上制備了MWCNT條紋陣列，研究了溶液濃度(5-60mg/L)、自組裝溫度(40-90℃)、基底傾斜角度(45-90°)對MWCNT條紋陣列形

4、貌的影響。結(jié)果表明，在溶液濃度為8mg/L、自組裝溫度為65℃、基底傾斜角度為80°的條件下制備的MWCNT條紋陣列具有非常好的規(guī)整性，適合作為FeFET的溝道層。
　　3.規(guī)整性MWCNT條紋溝道FeFET的制備與表征
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，制備了MWCNT/BNT/Si底柵結(jié)構(gòu)的FeFET，測試分析了其輸出特性和轉(zhuǎn)移特性。結(jié)果表明，所制備的MWCNT/BNT/Si底柵結(jié)構(gòu)的FeFET具有較大的開態(tài)電流、大的開關(guān)比、高的