具有低能量极化切换的半导体铁电材料为铁电场效应晶体管等下一代电子产品提供了平台。最近在过渡金属二硫属化物薄膜双层中发现的界面铁电性为将半导体铁电体的潜力与二维材料器件的设计灵活性相结合提供了机会。这里,在室温下用扫描隧道显微镜展示了对略微扭曲的 WS 2 双层中铁电畴的局部控制,并使用畴壁网络 (DWN) 的弦状模型了解它们观察到的可逆演化。确定了 DWN 演化的两种特征机制:(i) 由于单层在畴边界处相互滑动,部分螺旋位错的弹性弯曲将具有双堆叠的较小畴分开;(ii) 主畴壁合并为完美的螺旋位错,这些位错成为反转电场后恢复初始畴结构的种子。这些结果使得利用局部电场对原子级薄半导体铁电畴进行完全控制成为可能,这是实现其技术应用的关键一步。
用于计算超越互补金属氧化物半导体的铁电体。双极晶体管和互补金属氧化物半导体 (CMOS) 晶体管的微缩(即减小尺寸或增加总数 1 )取得了巨大成功,但随着半导体工艺的每一代发展,随着器件接近基本尺寸极限 2 ,微缩变得越来越困难。虽然摩尔微缩定律一直在延续,但工作电压的降低速度要慢得多,因为 Dennard 的微缩方案 3 只持续到 2003 年左右。研究人员目前正在探索其他方法,以继续遵循摩尔定律,使器件具有低工作电压(< 100 mV)和相应的低工作能量(每位 1-10 aJ),同时保持可接受的器件开关延迟(< 0.1 ns)。这推动了一系列替代的、超越 CMOS 的计算途径(例如,基于自旋、极化、应变等的途径)4、5 的研究。铁电体可实现非挥发性和低读/写能量,在存储器(例如铁电随机存取存储器)、逻辑或存储器内逻辑(例如铁电场效应晶体管 (FeFET) 应用 6、7 和负电容场效应晶体管)8、9 中引起了越来越多的关注。尽管引起了人们的关注,但问题在于大多数铁电器件都在高电压 6、7 (> 1 V) 下工作,因此与低功率操作不兼容 5。解决这个问题将标志着向前迈出的重要一步,并可能为铁电材料在超 CMOS 器件的出现中开辟道路。
因此,量子特性对于各种各样的主题都很有趣,例如量子化学计算,特别是在天体化学[4]、量子计算机[5]、量子存储器[6]、加密[7, 8]、量子发光装置[9],甚至全球规模的量子通信[10]。在例子中,混合材料在不同尺度上产生了不同的影响,量子特性的产生从亚原子尺度到宏观尺度及更远。因此,应该强调在更短尺度上发展的重要性,包括用于量子存储器的硅中单个高自旋核的相干电控制[11]和可能影响量子信息处理[12]、宏观物体的检测和分辨[13]的量子态干涉。这些量子应用使用了不同的理论模型,例如量子粒子、光子和量子态,此外还有多学科领域,这些领域推动了量子光学、纳米光学、微电路和更高宏观尺度的光学设计和工程的发展。在这里,石墨烯和碳的同素异形体可以根据凝聚电子物质 [14] 与自由电子轨道 [15] 以及可用的伪电磁特性等特性以不同的方式参与。因此,由小原子厚度形成的石墨烯表现出稳定的化学结构和具有半金属特性的薄膜。它们微小的重叠价带和导带表现出强烈的双极电场效应,例如当电压门控增加时,每平方厘米中电子和空穴的浓度很高,并且在室温下具有迁移率 [16]。这些特性基于特定的电子 sp2 轨道,这些轨道可以在约 0.335 nm 的自由间隔长度内相互作用,产生伪
高级电子学学分 3-0-0:3 课程教育目标: COE1 让学生熟悉先进的电子设备及其应用。 COE2 培养对数字电路设计和使用微控制器连接简单系统的理解。 COE3 培养对通信系统的理解。 UNIT-1 9 L 半导体器件:载流子的漂移和扩散、电荷的产生和复合、直接和间接半导体。PN 结、二极管方程、PN 结的势垒宽度和电容、变容二极管、开关二极管、作为开关和放大器的 FET、光电器件:LED、二极管激光器、光电探测器和太阳能电池。 UNIT-2 9 L 先进电子设备:金属氧化物场效应晶体管 (MOSFET)、MOSFET 中的短沟道效应、鳍式场效应晶体管 (FinFET)、铁电场效应器件和 2D 纳米片器件;新兴存储设备:DRAM、ReRAM、FeRAM 和相变存储器 (PCM) 以及通用存储设备。UNIT-3 10 L 模拟系统:锁相环及其应用频率倍增;模拟乘法器及其应用;对数和反对数放大器;仪表放大器;传感器:温度、磁场、位移、光强度和力传感器组合电路设计:编程逻辑器件和门阵列、7 段和 LCD 显示系统、数字增益控制、模拟多路复用器、基于 PC 的测量系统;序贯电路设计:不同类型的 A/D 和 D/A 转换技术、TTL、ECL、MOS 和 CMOS 操作和规格。 UNIT-4 9 L 通信系统:通信系统的概念、电磁频谱的作用、通信系统术语的基本概念、调制的必要性、幅度、频率、脉冲幅度、脉冲位置、脉冲编码调制、通信系统中的信息、编码、脉冲调制的类型、脉冲宽度调制 (PWM)、脉冲位置调制 (PPM)、脉冲编码调制 (PCM) 的原理;数字通信简介。参考书:
摘要:HfO 2 中铁电性的发现引起了人们对其在存储器和逻辑中的应用的极大兴趣,因为它具有 CMOS 兼容性和可扩展性。使用铁电 HfO 2 的器件正在被研究;例如,铁电场效应晶体管 (FEFET) 是下一代存储器技术的主要候选者之一,因为它具有面积小、能效高和运行速度快等优点。在 FEFET 中,铁电层沉积在 Si 上,界面处不可避免地会形成厚度约为 1 nm 的 SiO 2 层。该界面层 (IL) 增加了切换极化和写入存储器所需的栅极电压,从而增加了操作 FEFET 所需的能量,并使该技术与逻辑电路不兼容。本研究结果表明,铁电 Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 基金属氧化物半导体 (MOS) 结构中的 Pt/Ti/薄 TiN 栅极电极可以远程清除 IL 中的氧气,将其减薄至约 0.5 纳米。IL 的减少显著降低了铁电极化切换电压,同时剩余极化强度增加约 2 倍,极化切换突变度增加约 3 倍,这与密度泛函理论 (DFT) 计算结果一致,该计算模拟了 IL 层在栅极堆栈静电中的作用。剩余极化强度和极化切换突变度的大幅增加与清除过程中的氧扩散相一致,氧扩散减少了 HZO 层中的氧空位,从而使部分 HZO 晶粒的极化脱钉扎。关键词:铁电性、远程清除、夹层、EOT 减少、极化■ 介绍
摘要:HfO 2 中铁电性的发现引起了人们对其在存储器和逻辑中的应用的极大兴趣,因为它具有 CMOS 兼容性和可扩展性。使用铁电 HfO 2 的器件正在被研究;例如,铁电场效应晶体管 (FEFET) 是下一代存储器技术的主要候选者之一,因为它具有面积小、能效高和运行速度快等优点。在 FEFET 中,铁电层沉积在 Si 上,界面处不可避免地会形成厚度约为 1 nm 的 SiO 2 层。该界面层 (IL) 增加了切换极化和写入存储器所需的栅极电压,从而增加了操作 FEFET 所需的能量,并使该技术与逻辑电路不兼容。本研究结果表明,铁电 Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 基金属氧化物半导体 (MOS) 结构中的 Pt/Ti/薄 TiN 栅极电极可以远程清除 IL 中的氧气,将其减薄至约 0.5 纳米。IL 的减少显著降低了铁电极化切换电压,同时剩余极化强度增加约 2 倍,极化切换突变度增加约 3 倍,这与密度泛函理论 (DFT) 计算结果一致,该计算模拟了 IL 层在栅极堆栈静电中的作用。剩余极化强度和极化切换突变度的大幅增加与清除过程中的氧扩散相一致,氧扩散减少了 HZO 层中的氧空位,从而使部分 HZO 晶粒的极化脱钉扎。关键词:铁电性、远程清除、夹层、EOT 减少、极化■ 介绍
摘要:铁电范德华(VDW)异质结构的接口驱动效应为搜索替代设备体系结构提供了新的机会,以克服von Neumann瓶颈。但是,它们的实施仍处于起步阶段,主要是通过电气控制。在寻求新型神经形态体系结构时,制定其他光学和多态控制的策略是最大的兴趣。在这里,我们证明了铁电场效应晶体管(FEFET)的铁电偏振状态的电和光学控制。完全由Res 2/hbn/cuinp 2 S 6 VDW材料制成的FeFets达到的ON/OFF比率超过10 7,磁滞存储器窗口最大为7 V宽,多个寿命超过10 3 s。此外,Cuinp 2 S 6(CIPS)层的铁电偏振可以通过光激发VDW异质结构来控制。我们进行了波长依赖性研究,该研究允许在极化的光学控制中识别两种机制:带对波段光载体在2D半导体RES 2中生成2D半导体电压,并进入2D Ferroectric CIPS。最后,通过在三种不同的突触模式下操作FEFET来证明异突触可塑性:电刺激,光学刺激和光学辅助突触。模拟关键的突触功能,包括电气长期可塑性,光电可塑性,光学增强和峰值速率依赖性可塑性。模拟的人工神经网络表现出非常出色的精度水平,即接近理想模型突触的91%。这些结果为未来对光面性VDW系统的研究提供了新的背景,并将铁电VDW异质结构放在下一个神经形态计算体系结构的路线图上。关键字:神经形态计算,突触,光电子,铁电,二维材料■简介
上午 8:00 – 上午 9:57 并行会议 A01 焦点会议:流体 接下来:软体撞击流体 I Sagamore 宴会厅 1–7 A02 空气动力学:常规 130 A03 主动物质 I:主动湍流 131 A04 动脉瘤 132 A05 动物飞行:飞行昆虫 I 133 A06 高雷诺数游泳 I 134 A07 生理、发声和言语 135 A08 气泡:常规 136 A09 CFD:浸入边界法 I 137 A10 粒子-湍流相互作用 I 138 A11 声学:常规 139 A12 颗粒流 I 140 A13 生物流体动力学:生理 I 141 A14 自由表面流:常规142 A15 实验技术:生物和多相测量 143 A16 流动控制:概述 144 A17 流动不稳定性:多相流和瑞利-泰勒 145 A18 喷射流 I 205 A19 非牛顿流:理论与建模 206 A20 非线性动力学:库普曼和相关方法 207 A21 湍流:湍流建模的机器学习方法 I 208 A22 多孔介质流:对流和传热 231 A23 自由表面流:自然流 232 A24 反应流:LES 和 DNS 233 A25 表面张力效应:界面现象 I 234 A26 波:非线性动力学与湍流 235 A27 涡旋动力学:概述 I 236 A28 CFD:不确定性量化和机器学习 237 A29 液滴:电场效应 238 A30 液滴:超疏水表面和多液滴相互作用 239 A31 流动不稳定性:复杂流体 240 A32 地球物理流体动力学:大气 241 A33 微/纳米流动:通道 242 A34 相变 I 243 A35 一般流体动力学:越过障碍物的流动 244
当电子在二维材料中汇总时,可以观察到量子力学增强的传输现象,例如量子厅效应。石墨烯,由孤立的单个石墨层组成,是这种二维系统的理想实现。然而,预期其行为与常规半导体界面中量子井的量子井的情况有明显不同。这种差异来自石墨烯的独特电子特性,该特性在电荷中立性中性1,2附近表现出电子 - 孔变性和消失的载流子质量。的确,从理论上预测了一个独特的半量量子霍尔效应,并且存在电子波功能的非零浆果相(几何量子相),这也是石墨烯带结构的Excep topiation拓扑的结果。石墨结构的微机械提取和制造技术的最新进展8-12现在可以通过实验对这种外来的二维电子系统进行实验探测。在这里,我们报告了在高素质单层石墨烯中对磁通轨道的实验研究。通过使用电场效应来调节化学电位,我们观察到了石墨烯中电子和孔载体的异常半整数量子霍尔效应。通过磁振荡证实了贝瑞阶段与这些实验的相关性。除了它们纯粹的科学兴趣外,这些不寻常的量子传输现象还可能导致基于碳的电子和磁电机设备的新应用。1a,左插图)。石墨烯的低能带结构可以近似为位于两个不相等的布里渊区角(图在这些锥体中,二维(2D)的能量分解关系是线性的,可以将电子动力学视为“相对论”,其中石墨烯基属性的Fermi速度V f表示光速。尤其是在锥形的顶点(称为狄拉克点),电子和孔(颗粒和抗颗粒)是退化的。使用类似于2 saul的1维电动力学2,3,在理论上研究了Landau水平的能量,
和非结构化数据。[1,2] 在大脑中,信息储存在突触中,突触中有一个裂缝连接两个神经细胞(神经元)。 当输入刺激到达前神经元时,神经递质会从前神经元分泌出来,与后神经元上的受体结合,并调节离子传输通道(图 1a)。[3] 离子通过通道的动态通过激活/停用离子通透性通道的形成(即电导更新)在增强/减弱突触权重方面起着至关重要的作用。[3] 根据突触前刺激,突触权重会暂时维持或持续数分钟、数小时甚至更长时间,并可充当记忆状态。 开发一种通过类似离子的动力学更新电导的人工突触将非常接近地模拟生物突触的行为,并最终可以模拟各种生物神经操作。漂移忆阻器已经成功模拟了具有长期增强 (LTP) 和长期抑制 (LTD) 特性的电导更新,但本质上是随机的 [4] 并且需要额外的扩散元件来模拟离子动力学。[5] 3 端器件结构(例如晶体管)可以调节离子,因此是人工突触的有希望的候选者。[6–13] 电解质门控晶体管无需额外电路即可控制离子。[6,7] 然而,实现电解质门控晶体管的长期可塑性一直具有挑战性,主要是因为器件不稳定性(例如,接触处的寄生电化学反应引起)。[6–8] 铁电场效应晶体管 (FeFET) 提供了一种出色的器件架构,通过控制铁电栅极的极化来编程/擦除非易失性多电导状态,从而控制突触权重。 [9] 铁电栅极已用于调节 FeFET 的电导率,FeFET 采用各种半导体作为沟道材料,包括氧化铟镓锌 (IGZO) [9–11] 、二维材料 [12,13] 和聚合物。[42] 然而,用缺乏离子的半导体材料模拟离子动力学几乎是不可能实现的。因此,需要一种能够传导离子并保持其电子结构的沟道材料。金属卤化物钙钛矿半导体因其独特的离子-电子混合导电特性,是用于人工突触的有前途的材料。[14–16] 高迁移率、大扩散长度和长载流子寿命等显著的电子导电特性使得