郝躍團隊論文在國際微電子器件領域頂級會議發表
負電容鍺基MOSFET器件研究領域獲得突破性進展
郝躍院士團隊論文在IEDM 2016國際微電子器件領域頂級會議發表
西電新聞網訊（通訊員 程珺）西安電子科技大學微電子學院郝躍院士研究團隊在負電容鍺與鍺錫溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）研究領域取得了突破性進展，首次通過實驗系統地驗證了鐵電MOSFET器件中的負電容效應以及負電容對器件電流和亞閾值擺幅的提升作用。
日前，在美國舊金山舉行的2016年IEEE International Electron Devices Meeting（簡稱IEDM）會議上報道了該研究成果，并收錄了論文《Ferroelectric HfZrOx Ge and GeSn PMOSFETs with Sub-60 mV/decade Subthreshold Swing, Negligible Hysteresis, and Improved IDS》。
新型微納米CMOS器件研究課題由郝躍院士團隊的韓根全教授和博士生周久人等20余名研究生組成。近期，課題組開展了基于鐵電材料鉿鋯氧（HfZrOx）和高遷移率鍺基溝道負電容MOSFET器件研究。通過利用負電容對溝道電場的放大效應，有望突破傳統MOSFET器件室溫下亞閾值擺幅不能小于60mV/decade的物理限制，并提升器件電流；鍺和鍺錫的負電容器件最小亞閾值擺幅達到21 mV/decade，并獲得比傳統器件更高的工作電流。在器件的測試電容-電壓曲線中觀測到了負電容效應導致的反型層電容大幅度提升現象，加州大學伯克利分校研究人員在IEDM 2016上報道的相關理論證明，與西電研究的實驗結果非常一致。會議報告和論文引發了加州大學伯克利分校、東京大學以及臺灣國立大學等單位相關研究組的極大興趣，并展開了深入討論。
“后摩爾時代新器件技術”是郝躍院士及其團隊近年來力推的研究方向。隨著CMOS技術節點按比例縮小（scaling）逐漸走向終結，后摩爾時代新器件將影響和決定未來微電子器件技術發展和集成電路產業格局。韓根全教授和周久人共同完成的這篇關于負電容鍺和鍺錫MOSFETs的論文是Beyond CMOS器件研究，正是后摩爾時代新器件技術的熱點和重要研究課題。該研究工作得到國家優秀青年科學基金項目和國家自然科學基金重點項目的資助，是寬禁帶半導體技術國家重點學科實驗室重點支持的研究課題。
IEDM（International Electron Devices Meeting）始于1955年，是國際微電子器件領域的頂級會議，也是IEEE旗下的王牌會議之一，在國際微電子領域享有權威的學術地位和廣泛的影響力，被譽為“微電子器件領域的奧林匹克盛會”。IEDM主要報道國際微電子器件領域的最新研究進展，以及該領域極具應用前景的研究成果，是全球知名學術機構、高校以及行業領軍企業報告其最新研究成果和技術突破的主要窗口與平臺，如Intel、IBM等國際知名公司的許多核心技術都是在IEDM上首次披露，因此，IEDM會議又是國際微電子器件領域的“風向標”。郝躍院士團隊的相關研究論文在IEDM上發表，標志著西安電子科技大學在先進微電子器件研究領域正逐步走向世界前列。
相關結果截圖：負電容鍺（左圖）和鍺錫（右圖）MOSFET柵結構TEM圖
相關結果截圖：負電容鍺MOSFET（FE HZO Ge pFET）實現小于60 mV/decade 亞閾值擺幅（左圖），器件展示了帶有明顯的負電容特性的電容曲線（右圖）
文章信息：
Jiuren Zhou, Genquan Han, Qinglong Li, Yue Peng, Xiaoli Lu, Chunfu Zhang, Jincheng Zhang, Qing-Qing Sun, David Wei Zhang, and Yue Hao, “Ferroelectric HfZrOx Ge and GeSn PMOSFETs with Sub-60 mV/decade Subthreshold Swing, Negligible Hysteresis, and Improved IDS,” Electron Devices Meeting (IEDM), 2016 IEEE International, Pages: 12.2.1 - 12.2.4
