铁电材料在纳米级晶体管中的应用：MFIS结构的优势

Salahuddin和Datta[34]在2008年提出了一种新的方法，即采用铁电材料代替传统的晶体管栅介质材料，以增强器件的栅电压，从而降低器件的SS。该器件结构被称为MFS，具有结构简单的优点。然而，铁电层与沟道之间的不兼容性问题导致器件的界面性能差。为了解决这个问题，人们提出了MFIS结构，即在铁电层和沟道之间加入传统栅介质层。这种结构成功地解决了界面问题，但由于沟道表面电势在源漏之间有变化，而铁电层上表面电势分布是均匀的，导致铁电材料在沟道方向上电压放大效果不一样。为了解决这个问题，有人提出在栅介质层和铁电层之间加入一层金属，即MFMIS结构。然而，这种结构会增加器件的制造难度，不利于进一步缩小器件尺寸，同时会导致栅极漏电流的增加，降低器件的稳定性能。相比于MFMIS结构，MFIS结构NCFET的电容匹配更稳定[35]，因此仍然是未来Fe-NCFETs的主要选择。