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二维材料沟道FeFET

更新时间：2026-07-21 08:43:10 大小：18K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：fefet 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

一、FeFET的核心概念与发展背景

铁电场效应晶体管（Ferroelectric Field-Effect Transistor,FeFET）是一种基于铁电材料栅极极化特性调控沟道导电能力的新型场效应器件，核心原理是利用铁电材料的自发极化翻转改变沟道的载流子浓度，从而实现晶体管开关态的调控，同时依靠铁电极化的非易失性实现存储功能，是新一代非易失性存储（NVM）与存算一体技术的核心候选器件之一。

传统FeFET大多采用钙钛矿型铁电材料（如PbZr_xTi_1-xO₃，PZT）或锆钛酸铅镧（PLZT）作为栅极介质，沟道则采用传统硅材料。随着摩尔定律逼近物理极限，硅基器件尺寸微缩面临短沟道效应、漏电流增大、功耗升高等一系列瓶颈，研究人员开始寻找新型沟道材料替代硅，构建更适合超大规模集成的低功耗FeFET器件。

二维材料由于其原子级厚度、天然光滑无悬挂键的表面、可调的带隙与优异的电学特性，成为FeFET沟道材料的理想选择。相比传统体硅沟道，二维材料沟道可以有效抑制短沟道效应，降低器件漏电流与静态功耗，同时二维材料的表面无悬挂键特性避免了传统硅沟道与铁电介质界面处的缺陷态问题，能够大幅提升器件性能稳定性。目前，基于石墨烯、过渡金属硫族化合物（TMDCs）、黑磷（BP）、铋氧硒（Bi₂O₂Se）等多种二维材料的FeFET已经被广泛研究，展现出巨大的应用潜力。

二、二维材料沟道FeFET的工作原理

二维材料沟道FeFET的基本结构由下至上（或由上至下，根据制备工艺不同可分为顶栅与底栅结构）通常分为衬底、栅电极、铁电栅介质层、二维材料沟道以及源漏电极五个部分。其核心工作机制分为导电调控机制和存储机制两个部分：

1. 导电调控机制

FeFET的栅极调控能力源于铁电材料的压电特性与自发极化特性：当对栅电极施加外加电场时，铁电介质内部的电偶极子会沿着电场方向排列，产生稳定的自发极化；极化产生的退极化场会在铁电介质与二维沟道的界面处诱导出相反符号的感应电荷，从而改变二维沟道的载流子浓度，实现沟道电导的调控。

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