目录

第1章绪论

1.1引言

1.2集成电路发展及趋势

1.2.1集成电路的介绍

1.2.2集成电路的现状

1.2.3集成电路的发展趋势

1.2.4我国集成电路产业前景展望

1.3后摩尔时代新材料、新技术及新挑战

1.3.1工艺新材料

1.3.2新器件结构

1.3.3工艺新技术

1.3.4后摩尔时代集成电路展望与挑战

课后习题

参考文献

第2章高κ栅介质的物理基础

2.1高κ栅介质的基本概念及优势

2.1.1高κ栅介质的引入

2.1.2高κ栅介质的优势

2.2高κ栅介质的结构调控及理论机制

2.2.1高κ栅介质的MOS电容结构

2.2.2高κ栅介质的理论机制

2.3高κ栅介质的选择要求

2.4高κ栅介质的分类及特点

2.4.1硅的氮（氧）化物及其特点

2.4.2ⅢA族金属氧化物

2.4.3ⅣB族和ⅤB族过渡金属氧化物

2.4.4ⅢB族稀土金属氧化物

2.5高κ栅介质面临的问题和挑战

课后习题

参考文献

第3章高κ栅介质的制备及表征

3.1高κ栅介质材料的制备

3.1.1真空蒸镀法

3.1.2磁控溅射法

3.1.3原子层沉积法

3.1.4分子束外延法

3.1.5脉冲激光沉积法

3.1.6溶液基制备方法

3.2高κ柵介质性能的表征

3.2.1光学性能的表征

3.2.2热重性能的表征

3.2.3结晶性能的表征

3.2.4化学局域态的表征

3.2.5表面形貌的表征

3.2.6界面微结构的表征

3.2.7润湿性能的表征

课后习题

参考文献

第4章稀土基高κ栅介质及MOS器件集成

4.1稀土简介

4.1.1稀土元素、分类及资源现状

4.1.2稀土特性

4.1.3稀土与微纳电子制造

4.2稀土基高κ栅介质

4.2.1稀土基高κ栅介质优势

4.2.2稀土基高κ栅介质存在的问题

4.3稀土基高κ栅介质研究现状

4.3.1单一稀土氧化物高κ栅介质

4.3.2掺杂改性稀土基高κ栅介质

4.3.3稀土氮氧化物高κ栅介质

4.3.4叠层复合稀土基高κ栅介质

4.4稀土基高κ栅介质的界面调控

4.4.1稀土基高κ栅介质的界面问题

4.4.2稀土基高κ栅介质的界面调控措施

4.5稀土基高κ栅介质MOS器件漏电机制

4.5.1肖特基发射

4.5.2PF发射

4.5.3FN隧穿

4.5.4直接隧穿

课后习题

参考文献

第5章硅基高κ栅介质和金属栅极集成

5.1MOSFET器件的微缩和性能改进

5.2应用于亚0.1μm MOS器件栅叠层的栅介质材料所面临的迫切问题

5.2.1SiO2栅介质

5.2.2多晶硅电极

5.3应用于亚0.1μm MOS器件栅叠层的栅介质材料

5.3.1高κ栅介质

5.3.2金属栅电极

5.4高κ/金属栅结构MOS器件可靠性问题

5.4.1阈值电压的温偏不稳定性

5.4.2热载流子注入

5.4.3时变击穿特性

5.4.4应力诱生的栅极漏电流

课后习题

参考文献

第6章高κ栅介质与高迁移率场效应器件集成

6.1场效应晶体管

6.1.1场效应晶体管的分类

6.1.2金属氧化物半导体场效应晶体管

6.1.3栅源电压VGS对ID及沟道的控制作用

6.1.4漏源电压VDS对ID及沟道的影响

6.1.5特性曲线和电流方程

6.2高迁移率场效应晶体管

6.3Ge基场效应器件

6.3.1金属/Ge界面费米能级钉扎

6.3.2Ge沟道场效应晶体管的源漏问题

6.3.3Ge沟道场效应晶体管的MOS界面

6.4GaAs基场效应晶体管

6.4.1GaAs场效应晶体管的发展历程

6.4.2GaAs场效应晶体管栅介质的选择

6.4.3GaAs表面钝化技术

6.5其他高迁移率场效应晶体管

6.5.1InP场效应晶体管

6.5.2GaN场效应晶体管

6.5.3SiC场效应晶体管

6.6高迁移率场效应器件的优势与挑战

课后习题

参考文献

第7章高κ栅介质与金属氧化物薄膜晶体管器件集成

7.1薄膜晶体管

7.1.1TFT发展历程

7.1.2TFT结构及工作原理

7.1.3TFT器件电学特性曲线及参数提取

7.1.4TFT与MOSFET的比较

7.2金属氧化物薄膜晶体管

7.2.1硅基薄膜晶体管

7.2.2氧化物薄膜晶体管

7.2.3α-IGZO半导体的导电机制

7.2.4α-IGZO TFT研究现状

7.3基于高κ栅介质的MOTFT

7.3.1MOTFT中的绝缘栅介质

7.3.2传统SiO2栅介质面临的困境

7.3.3MOTFT中的高κ栅介质

7.4高κ栅介质在MOTFT中的应用

7.4.1基于氮化物高κ栅介质的MOTFT

7.4.2基于金属氧化物高κ栅介质的MOTFT

7.4.3基于钙钛矿高κ栅介质的MOTFT

7.4.4基于聚合物、电解质及混合电介质等高κ栅介质的MOTFT

课后习题

参考文献

第8章高κ栅介质与垂直有机场效应晶体管集成

8.1引言

8.2VOFET——肖特基势垒晶体管

8.3器件结构

8.3.1不连续金属源极

8.3.2图案化金属源极

8.3.3碳纳米管源极

8.3.4MXene源极

8.4工作原理

8.5材料选择与制备工艺

8.5.1栅介质层

8.5.2电极

8.5.3有机半导体层材料

8.5.4制备工艺

8.6VFET的相关应用

8.6.1垂直有机发光晶体管

8.6.2柔性电子与逻辑电路

8.6.3有机存储器件

8.6.4人工神经突触应用

课后习题

参考文献

第9章高κ栅介质与存储器件集成

9.1存储器件的分类

9.2浮栅型存储器

9.2.1浮栅型存储器的历史发展

9.2.2浮栅型存储器基本原理

9.2.3高κ材料在浮栅型存储器中的应用

9.2.4浮栅型存储器的保持与耐受特性

9.3动态随机存储器

9.3.1动态随机存储器基本原理

9.3.2DRAM存储器的电容单元

9.4铁电存储器

9.4.1铁电材料基本特性及历史发展

9.4.2铁电存储器分类

课后习题

参考文献

第10章高κ栅介质与神经形态器件集成

10.1神经形态计算概述

10.2神经生物学简介

10.2.1神经元及突触结构

10.2.2神经元信息整合功能

10.2.3突触可塑性

10.3高κ介电突触器件

10.3.1阻变存储器与忆阻器简介

10.3.2基于高κ介质的两端突触器件

10.3.3基于高κ介质的三端晶体管突触器件

10.4高κ介电神经元器件

10.4.1神经元模型简介

10.4.2基于高κ介质的神经元器件

课后习题

参考文献