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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2019-01-29 09:30 ［招待講演］強誘電体負性容量のマルチドメイン動力学とトランジスタ特性特性への影響 ○太田裕之・池上 努・福田浩一・服部淳一・浅井栄大・遠藤和彦・右田真司（産総研）・鳥海 明（東大）  SDM2018-81 |
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| 抄録 | （和） | 本研究では，マルチドメイン分極を考慮した強誘電体負性容量トランジスタの動的特性を内製TCADモジュールにより明らかにしたので報告する．このモジュールでは，時間に関する一階の微分方程式であるLandau-Khalatnikov 方程式をトランジスタの物理方程式と自己無撞着に解くことが可能である．我々のTCAD解析によれば，負性容量状態の分極状態は、分極間の相互作用の強さを表す強誘電体分極のドメインウオール厚みTdwとゲートサイズとの関係により決まることが分かった．分極間の相互作用が強く、分極間のドメインウオールがゲートサイズより大きい場合は、強誘電体負性容量状態の分極が揃い、シングルドメインが達成される。その一方、分極間の相互作用が弱く、分極間のドメインウオールがゲートサイズより狭い場合、強誘電体負性容量状態の分極のコヒーレンシーが揃わず、マルチドメインが形成されることが分かった。強誘電性負性容量トランジスタのサブシュレショルド係数は強誘電体負性容量の分極のコヒーレンシーに強く依存し、シングルドメインが形成される場合は、負性容量によるサブシュレショルド係数の急峻化が期待できるが、マルチドメインが形成される場合は、急峻化が阻害され、ヒステレシスの原因となることが分かった。シングルドメインの負性容量を実現するためのデバイス構造についても言及する。 |
| （英） | In this paper, we clarified the multidomain dynamics of ferroelectric polarization in the Negative Capacitance Field-Effect Transistors (NCFETs) by an in-house Technology Computer-Aided Design (TCAD) module for the first time. It enables self-consistent simulations among the time-dependent Landau-Khalatnikov equation and the other equations that govern operation of FETs. Our simulation reveals that domain-wall thickness Tdw, which reflects a correlation strength between domains predominates coherency of the NC polarization. In a strong correlation (large Tdw) case, where Tdw is larger than the gate length, a coherent NC polarization is realized. On the other hand, in a weak correlation (small Tdw) case, where Tdw is smaller than the gate length, the ferroelectric polarization is split into multiple spontaneous polarization domains. This coherency breaking found to give rise to deterioration of improving the subthreshold in the negative capacitance transistor. Design methodology to maintain single domain polarization in negative capacitances is also proposed. | |
| キーワード | （和） | 強誘電性 / 負性容量 / TCAD / 自己無撞着 / マルチドメイン / 急峻サブシュレショルド係数 / 過渡解析 / ドメイン壁 |
| （英） | ferroelectricity / negative capacitance / TCAD / self-consistent / multidomain / steep subthreshold swing / transient analysis / domain wall thickness | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 118, no. 429, SDM2018-81, pp. 1-4, 2019年1月. | |
| 資料番号 | SDM2018-81 | |
| 発行日 | 2019-01-22 (SDM) | |
| ISSN | Print edition: ISSN 0913-5685 Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | SDM2018-81 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
| 開催期間 | 2019-01-29 - 2019-01-29 |
| 開催地（和） | 機械振興会館 |
| 開催地（英） | Kikai-Shinko-Kaikan Bldg. |
| テーマ（和） | 先端ＣＭＯＳデバイス・ プロセス技術（ＩＥＤＭ特集） |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | SDM |
| 会議コード | 2019-01-SDM |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 強誘電体負性容量のマルチドメイン動力学とトランジスタ特性特性への影響 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Multidomain Dynamics of Ferroelectric Polarization in Negative Capacitance State and its Impacts on Performances of Field-Effect Transistors |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 強誘電性 / ferroelectricity |
| キーワード(2)（和/英） | 負性容量 / negative capacitance |
| キーワード(3)（和/英） | TCAD / TCAD |
| キーワード(4)（和/英） | 自己無撞着 / self-consistent |
| キーワード(5)（和/英） | マルチドメイン / multidomain |
| キーワード(6)（和/英） | 急峻サブシュレショルド係数 / steep subthreshold swing |
| キーワード(7)（和/英） | 過渡解析 / transient analysis |
| キーワード(8)（和/英） | ドメイン壁 / domain wall thickness |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 太田 裕之 / Hiroyuki Ota / オオタ ヒロユキ |
| 第1著者 所属（和/英） | 産業技術総合研究所 (略称： 産総研) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (略称： AIST) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 池上 努 / Tsutomu Ikegami / イケガミ ツトム |
| 第2著者 所属（和/英） | 産業技術総合研究所 (略称： 産総研) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (略称： AIST) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 福田 浩一 / Koichi Fukuda / フクダ コウイチ |
| 第3著者 所属（和/英） | 産業技術総合研究所 (略称： 産総研) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (略称： AIST) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 服部 淳一 / Junichi HattoriI / ハットリ ジュンイチ |
| 第4著者 所属（和/英） | 産業技術総合研究所 (略称： 産総研) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (略称： AIST) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 浅井 栄大 / Hidehiro Asai / アサイ ヒデヒロ |
| 第5著者 所属（和/英） | 産業技術総合研究所 (略称： 産総研) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (略称： AIST) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） | 遠藤 和彦 / Kazuhiko Endo / エンドウ カズヒコ |
| 第6著者 所属（和/英） | 産業技術総合研究所 (略称： 産総研) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (略称： AIST) |
| 第7著者 氏名（和/英/ヨミ） | 右田 真司 / Shinji Migita / ミギタ シンジ |
| 第7著者 所属（和/英） | 産業技術総合研究所 (略称： 産総研) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (略称： AIST) |
| 第8著者 氏名（和/英/ヨミ） | 鳥海 明 / Akira Toriumi / トリウミ アキラ |
| 第8著者 所属（和/英） | 東京大学 (略称： 東大) The University of Tokyo (略称： The Univ. of Tokyo) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2019-01-29 09:30:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | SDM |
| 資料番号 | SDM2018-81 |
| 巻番号（vol） | vol.118 |
| 号番号（no） | no.429 |
| ページ範囲 | pp.1-4 |
| ページ数 | 4 |
| 発行日 | 2019-01-22 (SDM) |
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