电场诱导转变发生在具有多种现象的无数系统中,由于其在许多应用中的重要性,引起了广泛的科学兴趣。本综述重点介绍钛酸铋钠 (BNT) 基材料中发生的电场诱导转变,BNT 基材料被认为是一类重要的无铅钙钛矿,是多种应用领域中铅基化合物的可能替代品。BNT 基系统通常被归类为弛豫铁电体,其特征是复杂结构会经历各种电场驱动现象。本综述讨论了晶体结构对称性、畴结构和宏观特性的变化与成分、温度和电负载特性(包括幅度、频率和直流偏置)的关系。八面体倾斜与极化和应变之间的耦合机制以及其他微观结构特征被认为是介导局部和整体电场诱导响应的重要因素。通过强调遍历性对双极和单极循环中域演变和抗疲劳性的影响,讨论了场诱导转变对电疲劳的作用。全面讨论了场诱导转变在关键应用(包括储能电容器、致动器、电热系统和光致发光设备)中的相关性,以确定材料设计标准。最后对未来的研究进行了展望。
由于具有 CMOS 兼容性和可扩展性的特点,HfO 2 基铁电体是下一代存储器件的有希望的候选材料。然而,它们的商业化受到可靠性问题的极大阻碍,疲劳是一个主要障碍。我们报告了界面设计的 Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 基异质结构的无疲劳行为。构建了一个相干的 CeO 2- x /Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 异质界面,其中 CeO 2- x 充当“氧海绵”,能够可逆地接受和释放氧空位。这种设计有效地缓解了电极-铁电界面处的缺陷聚集,从而改善了开关特性。此外,设计了一种对称电容器架构来最大限度地减少印记,从而抑制了循环引起的定向缺陷漂移。这种双管齐下的技术可以减轻氧伏安法产生的化学/能量波动,抑制顺电相的形成和极化退化。该设计确保 Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 基电容器具有超过 10 11 次开关循环的无疲劳特性和超过 10 12 次循环的耐久寿命,以及出色的温度稳定性和保持性。这些发现为开发超稳定的氧化铪基铁电器件铺平了道路。
复合材料是多组分系统,其功能由其成分之间的相互作用决定。化合物的均匀性取决于材料、材料之间的相互作用和合成,并对性能产生重大影响。纳米粒子已被证明可以通过降低界面张力变成表面活性剂来促进不混溶液体的混合 [ 1 ],并可能导致不混溶和可混溶聚合物溶液之间的可逆转变。将磁性纳米粒子添加到分子铁电体中可以合成多铁性材料 [ 2 – 4 ]。尽管自旋交叉复合物本身可以形成纳米粒子 [ 5 – 7 ],但将磁性纳米粒子添加到自旋交叉分子中的研究很少。 [Fe(Htrz) 2 (trz)](BF 4 )(Htrz = 1H-1,2,4-三唑,trz − = 去质子化三唑配体)[7 – 12]就是这样一种自旋交叉复合物,它也已与纳米粒子结合[13, 14]。[Fe(Htrz) 2 (trz)](BF 4 )的特点是自旋态随温度变化而转变,从而引起电导率的变化[9, 15 – 19]。这种特定分子的自旋交叉转变温度通常为 (340–360) K,在接近室温时产生自旋态双稳态[8 – 12, 15 – 20]。通过添加聚苯胺 (PANI) [ 19 , 21 ] 或聚吡咯 [ 21 , 22 ],所得均质复合材料的导通电阻可降低至 < 1 Ω · cm,从而使更小的分子器件成为可能 [ 23 ],而不会因高阻抗而导致长延迟时间。为了了解自旋交叉复合物中自旋态间双稳态协同效应的修改 [ 24 ],已经采用了多种技术 [ 25 – 27 ]。虽然用金属取代 [Fe(Htrz) 2 (trz)](BF 4 ) 中的 Fe 会降低电导率 [ 18 ],但添加 Fe 3 O 4 等金属纳米颗粒可以通过驱动形态变化完全避免此问题。充分利用此类多组分系统的潜力以及由于添加纳米颗粒而产生的修改需要
技术计算机辅助设计用于模拟半导体工艺和器件,这个领域已变得日益复杂和异构。如今,集成电路的加工需要超过 400 个工艺步骤,而最终的器件往往具有复杂的 3D 结构并包含各种材料。只有考虑从原子(界面、缺陷等)到纳米(量子限制、非体积特性等)到完整芯片尺寸(应变、热传输等)的所有长度尺度,以及从飞秒到秒的时间尺度的影响,才能理解完整的器件行为。电压、电流和电荷已缩放到如此低的水平,以至于电子噪声、统计效应和工艺变化都有很大的影响。基于新材料(例如 2D 晶体)和物理原理(铁电体、磁性材料、量子比特等)的器件对标准 TCAD 方法提出了挑战。虽然物理学界开发的模拟方法可以描述基本的器件行为,但它们通常缺乏重要的模拟功能,例如瞬态模拟或与其他 TCAD 工具的集成,并且对于日常使用来说速度太慢。由于半导体技术的复杂性,通过在理想条件下观察孤立器件的单个方面来评估工艺或器件结构变化对电路性能的影响变得越来越困难。相反,需要一个能够处理嵌入在芯片环境中的实际器件结构的 TCAD 工具链。TCAD 的所有方面都需要新的方法,以确保基于灵活的模拟模型的高效工具链,从原子效应到电路行为,这些模型可以处理新材料、器件原理和随之而来的大规模模拟。IEEE 电子设备学报的这期特刊将介绍 TCAD 在工艺和器件行为领域的最新发展和最新技术,重点介绍改进工具链的新方法。论文必须是新的、原创的材料,且未受版权保护、未在任何其他档案出版物中出版或接受出版,目前尚未考虑在其他地方出版,并且在《电子设备交易》审议期间不会提交到其他地方。感兴趣的主题包括但不限于:
Mats Fahlman 1、Simone Fabiano 1、Viktor Gueskine 1、Daniel Simon 1、Magnus Berggren 1,2 和 Xavier Crispin 1,2 * 1 瑞典诺尔雪平林雪平大学 ITN 有机电子实验室。 2 瑞典诺尔雪平林雪平大学 ITN 瓦伦堡木材科学中心。 *电子邮件:xavier.crispin@liu.se Toc Blurb 有机半导体与多种材料形成干净的界面,包括金属、其他有机半导体、电解质、电介质和生物体。在本综述中,我们讨论了这些界面的性质及其在有机电子器件功能中的核心作用。摘要未掺杂的共轭有机分子和聚合物具有半导体的性质,包括电子结构和电荷传输,可以通过化学设计轻松调整。此外,有机半导体 (OS) 可以进行 n 掺杂或 p 掺杂,成为有机导体(所谓的合成金属),并可表现出混合电子和离子电导率。与无机半导体和金属相比,有机(半)导体具有一个独特的特性:暴露在空气中时,其表面不会形成绝缘氧化物。因此,OS 与许多材料(包括金属和其他 OS)形成干净的界面。过去 30 年来,人们对 OS-金属和 OS-OS 界面进行了深入研究,并形成了一致的理论描述。自 21 世纪以来,人们越来越关注有机电子器件中的界面,这些界面涉及电介质、电解质、铁电体甚至生物有机体。所有这些界面都是有机电子器件功能的核心,界面的物理化学性质决定了光、激子、电子和离子的界面传输,以及电子向细胞分子语言的转导。 [H1] 引言有机半导体 (OS) 可用作各种 (光) 电子器件和电路中的活性材料。与硅基电子器件相比,有机电子器件具有许多独特的特性,例如大的光吸收和发射、溶液可加工性、机械柔韧性以及混合离子和电子传导。OS 包括基于共轭分子或聚合物的一大类半导体(图 1)。OS 的 π 电子形成价带和导带。在还原或氧化时,π 系统容纳负电荷或正电荷,而相反电荷的反离子则中和整个材料。重掺杂会导致电子结构发生剧烈变化,使得带隙消失,位于占据能级和未占据能级之间的费米能级可以定义为费米玻璃 1、金属 2 或半金属 3 。因此,未掺杂和掺杂的 OS 是非常不同的材料,但它们具有一个独特的特性:与无机半导体不同,暴露在空气中时其表面不会形成绝缘氧化物。因此,操作系统