(通訊員 遊雨蒙)近日,國際頂級學術期刊《Advanced Materials》以“First Observation of Negative Capacitance in Molecular Ferroelectric Thin Films”為題,在線報道了bat365在线平台官方网站、“分子鐵電科學與應用”江蘇省重點實驗室遊雨蒙教授、熊仁根院士團隊在分子鐵電負電容研究中取得重要進展。bat365中文官方网站遊雨蒙教授、熊仁根院士、董帥教授與至善博士後胡慧慧博士為共同通訊作者。
在後摩爾定律時代,由于單芯片上的器件數量持續增加,難以通過器件微縮至更小的特征尺寸來顯着提高能效。為了進一步降低集成電路的功耗,便是要解決電子玻爾茲曼分布所帶來的基本限制(即“玻爾茲曼暴政”),它預測晶體管在室溫下亞阈值擺幅的下限為60 mV/dec。負電容(Negative Capacitance,NC)效應是由鐵電材料中極化能量的雙勢阱産生的,它可以顯着降低集成電路的功耗,将其引入傳統場效應晶體管(FET)是解決限制的一種有前景的方法。NC-FET由于在器件結構、工作原理和制造工藝方面與傳統矽基半導體的高度兼容性,從衆多技術中脫穎而出并引起關注。
分子鐵電體作為鐵電體中一種重要的材料類型,具有易制備、機械柔性、加工溫度低、結構可調等優勢。分子鐵電在性能和功能方面近年來都得到了迅速發展,但對于分子鐵電體的NC效應仍然未有探索。這項研究系統分析了分子鐵電體在NC效應方面的優勢,并在分子鐵電電容器的NC效應研究方面取得了突破性進展。基于分子鐵電材料三甲基氯甲基三氯化镉(II)铵(TMCM-CdCl3)薄膜搭建的分子鐵電電容器件,實現了與傳統的無機HfO2基鐵電體相當的NC響應。此外,結合壓電響應力顯微鏡(PFM)和理論計算,分析TMCM-CdCl3具有獨特的疇壁結構以及高的疇壁形成能,這表明TMCM-CdCl3在數控器件中将具有優異的性能。
這項研究為優化NC效應提供了新的思路,也将NC效應的研究擴展到了分子鐵電以及其他同源分子鐵電體中。這将推動分子鐵電體更廣泛的應用,并且在下一代電子設備的設計開發中發揮至關重要的作用。
該工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中央高校基本科研業務費的支持。
原文鍊接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202307518
(編輯:何雷 審核:徐兆飛)