低能質(zhì)子輻射對鐵電場效應(yīng)晶體管性能影響模擬

黃 景，譚鵬飛，劉怡廷，李 波1，?

(1. 強(qiáng)脈沖輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安710024； 2. 湘潭大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湘潭411105)

利用鐵電材料可控極化反轉(zhuǎn)屬性和斷電后可保持極化屬性制備的非易失性鐵電隨機(jī)存儲器(Ferroelectric Random Access Memory, FeRAM)具有高讀寫速度、低功耗、高存儲密度、高讀寫次數(shù)及抗輻射性能突出等優(yōu)點(diǎn)[1-4]，可滿足信息技術(shù)的發(fā)展對存儲器提出的高讀寫速度、低功耗和高集成度的要求。作為最具潛力的新一代存儲器，F(xiàn)eRAM既可作為獨(dú)立式存儲器應(yīng)用于各類儀器儀表，也可作為嵌入式存儲器應(yīng)用于各種智能卡，在國防、交通、金融、電信和辦公系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣闊的市場前景。基于此，F(xiàn)eRAM的研制和開發(fā)成為各國的研究重點(diǎn)。然而，我國FeRAM產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，不僅制約了我國信息技術(shù)的發(fā)展，還威脅到了國防安全，研制FeRAM對我國信息技術(shù)的發(fā)展和國防安全具有重要意義。目前，商業(yè)化的FeRAM均為1T/1C 結(jié)構(gòu)，即每個(gè)存儲器單元包含1個(gè)場效應(yīng)晶體管(transistor,T)和1個(gè)鐵電電容器(capacitor, C)，該結(jié)構(gòu)存儲密度較低，無法滿足空間技術(shù)的發(fā)展對存儲容量不斷增加的需求。每個(gè)存儲器單元僅包含一個(gè)場效應(yīng)晶體管的1T結(jié)構(gòu)鐵電場效應(yīng)晶體管(ferroelectric field effect transistor, FeFET)。存儲器具有非破壞性讀出、存儲密度高和讀寫速度快等突出優(yōu)點(diǎn)，有望突破1T/1C結(jié)構(gòu)FeRAM存儲容量低的瓶頸。

隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對外太空的探索進(jìn)一步加強(qiáng)，對航天器用存儲器件抗輻射性能要求也越來越高[5-8]。理論上，鐵電材料基于原子在2個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的位移來存儲數(shù)據(jù)，具有天然的抗輻射能力[1,9-10]。……