可溶液加工的低压碳纳米管场效应晶体管与高K放松铁电聚合物门绝缘体
Dongseong Yang1, Yina Moon1, Nara Han2
1School of Materials Science and Engineering, Gwangju Institute of Science and Technology, 123 Cheomdangwagi-ro, Buk-gu, Gwangju 61005, Republic of Korea.
Nanotechnology
|April 12, 2024
概括
在半导体单壁碳纳米管场效应晶体管 (s-SWNT-FET) 中优化高k铁电绝缘体的厚度是低压高性能电子产品的关键. 精确的控制提高了移动性和当前开/关比.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 场效应晶体管 (FET) 对电子设备至关重要,能源效率和高性能是关键目标.
- 半导体单壁碳纳米管 (s-SWNTs) 为下一代FETs提供了有前途的性能.
- 高k介电材料对于在FET中实现低压运行至关重要.
研究的目的:
- 为了研究高k放松器铁电绝缘体P(VDF-TrFE-CFE) 厚度对半导体单壁碳纳米管场效应晶体管 (s-SWNT-FETs) 的影响.
- 通过优化绝缘体厚度,实现低压操作的高能效和高性能s-SWNT-FET.
- 了解绝缘体厚度,电容,门泄漏电流和设备性能之间的关系.
主要方法:
- 使用P ((VDF-TrFE-CFE) 作为高k铁电绝缘体制造s-SWNT-FET.
- 系统地改变绝缘体厚度,以研究其对设备特性的影响.
- s-SWNT-FET的电气特性,包括测量排水电流,门泄漏电流,移动性和开/关比.
- 分析绝缘体厚度对门电容和故障电压的影响.
主要成果:
- 优化绝缘体厚度约为800纳米的s-SWNT-FET在1V排水电压下实现了最高的平均移动性 (14.4cm^2V^-1s^-1) 和高开/关比 (>10^5).
- 优化的性能归因于抑制门泄漏电流和足够的门容量 (>50 nF cm^-2).
- 不足 (<450 nm) 和过度 (>1200 nm) 的绝缘体厚度导致设备性能降低,分别是由于高泄漏电流或不足电容.
结论:
- 对高k铁电绝缘体厚度的精确控制对于优化s-SWNT-FET性能至关重要,特别是在低压操作中.
- 虽然优化的厚度提高了p型性能,但n型性能可能会受到由于的加入而增加的电子陷密度的负面影响,这种密度与绝缘体厚度成比例.
- 该研究强调了介电性质 (电容,泄漏) 和装置性能之间的权衡,作为绝缘体厚度的函数.
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