凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2024年11月5日
]
标题: 可重构的SWCNT铁电场效应晶体管阵列
标题: Reconfigurable SWCNT ferroelectric field-effect transistor arrays
摘要: 可重构器件因其能缓解传统CMOS技术的扩展需求而受到广泛关注,因为它们使用更少的组件即可构建功能相似的电路。 先前的研究需要对栅极终端(除了主要栅极终端外)持续施加电压进行编程,这削弱了可重构器件在实现紧凑且功耗低的集成电路方面的优势。 在此,我们通过将由高度取向的单层SWCNT半导体通道与铁电AlScN栅介质结合的单栅场效应晶体管(FET)结构,实现了可重构器件,所有工艺均兼容CMOS后端工艺(BEOL)。 我们在一个厘米级阵列(约1 cm²)中展示了这些SWCNT铁电FET(FeFET),该阵列包含约735个器件,阵列中器件特性具有高的空间均匀性。 这些器件表现出双极转移特性,具有高导通电流和超过10^5的电流开/关比,在3 V漏电压下,电子和空穴传导之间的平衡非常好(约270{\mu }A/{\mu }m)。当作为非易失性存储器使用时,SWCNT FeFET在空穴和电子传导区域分别表现出0.26 V/nm和0.08 V/nm的大存储窗口,并且在长达10^4秒的时间内表现出优异的保持特性。通过切换AlScN中的自发极化并在低于矫顽电压的电压范围内操作晶体管,还可以实现p-FET和n-FET模式之间的重复重构。 我们通过电路仿真发现,与基于硅CMOS技术或基于电阻式非易失性器件的电路相比,可重构的SWCNT晶体管可以使用更少的器件实现三态内容地址存储器(TCAM)。
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