bntm铁电栅石墨烯场效应晶体管的制备及性能研究

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1、学校代码10530学号201330101202分类号TN384密级硕士学位论文BNTM铁电栅石墨烯场效应晶体管的制备及性能研究学位申请人王烽指导教师唐明华教授学院名称物理与光电工程学院学科专业电子科学与技术研究方向微电子材料与器件二零一六年五月PreparationandPropertiesofGrapheneFieldEffectTransistorwithBNTMFerroelectricGateCandidateFengWangSupervisorProfessorMinghuaTangCollegeSchoolofPhysicsand

2、OptoelectronicsProgramElectronicMaterialsandDevicesSpecializationElectronicScienceandTechnologyDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2016满潭大学学位论文原创性黃明．本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的４，研究成果。除了文中特别加！＾＾标注引用的内容外本论文不包含任何其他个＼或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文

3、的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中１＾＾明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。＊：作者签名：王日期办？年｛月日畔１学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，巧意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可＾＾。！采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理。％作者签名：日期：＞＾月日｜＾年？导师签名＞＾｜

4、《Ａ＇；養曰期：年月曰｜摘要铁电场效应晶体管(FeFET)是构成铁电存储器的基本存储单元，具有优良的抗辐射性能、高存储密度、低功耗和与集成电路工艺兼容等众多优点，得到了研究者的广泛关注。然而，铁电场效应晶体管还存在保持性能较差、铁电存储器芯片不能克服由于集成度不断提高而带来的功耗与稳定性等问题。石墨烯具有优异的导电导热性能、稳定的化学性能和良好的机械性能，可以成为晶体管的沟道材料。基于此，本文以石墨烯薄膜作为沟道材料，Bi3.15Nd0.85Ti2.99Mn0.01O12(BNTM)铁电薄膜作为栅介质，制备了一种新型的底栅FeFET并对器

5、件进行了相关性能的研究。主要的研究工作与结果如下：1、BNTM栅介质的制备与性能表征采用溶胶凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了BNTM铁电薄膜，分别用XRD、SEM、Raman、铁电分析仪等对其微观结构和电学性能进行了表征，实验结果表明薄膜表面平整光滑，晶界明显，晶粒均匀且致密。薄膜厚度大约为420nm，薄膜具有优异的铁电性能和较高的介电常数，可用作FeFET的栅介质层。2、石墨烯的制备与性能表征采用微机械剥离法和化学气相沉淀(CVD)法制备出少层和单层的石墨烯薄膜，并成功将其转移到BNTM薄膜上用于器件制备。通过光学显微镜、SE

6、M、Raman、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等方法对石墨烯薄膜的表面形貌、厚度和透光性进行了表征。表征结果显示CVD方法制备的石墨烯是单层连续且具有极大的面积的薄膜，且表面裂痕和杂质极少，在可见-紫外范围下石墨烯的光透过率约在97.3%左右，表明了石墨烯的单层特性。3、石墨烯场效应晶体管的制备与性能表征研究了石墨烯作为沟道层、BNTM铁电薄膜为栅介质的场效应晶体管的制作工艺，优化了石墨烯场效应晶体管的沟道图形化及电极生长工艺参数，制备出了石墨烯场效应晶体管，研究结果表明石墨烯和金属电极接触良好，器件存在一个较大的存储窗口，存储窗口的大

7、小约为1.8V，且经过正负栅压50次的循环扫描，存储窗口几乎没有衰减，表明器件具有良好的保持性能。关键词：BNTM铁电薄膜；石墨烯；FeFET；电学性能；存储特性IAbstractAsthebasicmemorycelloftheferroelectricmemory,ferroelectricfieldeffecttransistor(FeFET)hasmanyadvantagessuchasanti-radiation,highdensitystorage,lowpowerconsumptionandcompatiblewiththepr

8、ocessofintegratedcircuitwhichhasattractedconsiderableinterests(IC).However,FeFETha