Descripción del proyecto
Transistores de efecto de campo de material semiconductor de óxido metálico ferroeléctricos de alto rendimiento para las futuras comunicaciones de alta frecuencia
El desarrollo de transistores con alta velocidad de conmutación y alta corriente de salida es esencial para su funcionamiento en el espectro de frecuencia de las ondas milimétricas. Los transistores tradicionales pueden ser mucho más eficaces con la adición de una capa fina de material ferroeléctrico. Hasta ahora, los investigadores han estudiado la integración de películas ferroeléctricas en estructuras metal-aislante-metal, silicio y materiales bidimensionales. El objetivo del proyecto DYNAMISM, financiado con fondos europeos, es desarrollar una plataforma tecnológica con semiconductores de los grupos III-V que incluya materiales ferroeléctricos. La alta movilidad de electrones en los materiales de los grupos III-V provoca una elevada transconductancia en los transistores de efecto de campo de material semiconductor de óxido metálico (MOSFET, por sus siglas en inglés). Esto permite frecuencias de corte y de ganancia unitaria tres órdenes de magnitud mayores que las de los MOSFET de silicio.
Objetivo
The discovery of ferroelectric characteristics in annealed HfO2–based films opens a wide range of applications not only in memory and logic, but the results will enable new scientific directions for instance in reconfigurable electronics. So far, ferroelectric films have been investigated in metal-insulator-metal structures suitable for back-end-of-line integration. They have also been introduced onto Si and two-dimensional materials. However, there is a gap of knowledge with lack of science and technology for integration of HfO2–based ferroelectric films on III-V channel materialswhere the increased permittivity will improve electrostatics. III-V transistors hold a key position for high-performance millimetre wave electronics. The high electron mobility in III-V materials contributes to a high transconductance that enables high unity-current-gain cut-off frequency and unity-power-gain cut-off frequency, fT and fmax, more than a factor 3 higher than competing Si MOSFET technologies. The wide options for heterostructure design have enabled III-V steep-slope transistors for low-power electronics operating down to 30 mV/dec without hysteresis .
To research for the first time ferroelectric films integrated on high-performance III-V devices at technology-relevant dimensions, we will use our demonstrated integration of Hf0.5Zr0.5O2 on InAs:
- Establishing the best strategy to integrate ferroelectric gate-stacks on III-V materials with strong polarization and long endurance.
- Characterizing the dynamic properties with non-volatile functionality of ferroelectric films integrated on III-V transistor channels.
- Investigating ferroelectric III-V MOSFETs for future applications including millimeter-wave devices, cryogenic electronics, Negative Capacitance FET (NC-FET) circuitry, and Ferroelectric Tunnel Junctions (FTJs).
Combined, the new science and technology will enable novel high-performance devices as well as reconfigurable millimetre-wave electronics.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-ADG - Advanced GrantInstitución de acogida
22100 Lund
Suecia