本書入選“清華大學優秀博士學位論文叢書”，內容為半導體器件領域最前沿的內容，通過結合數值仿真、解析建模和實驗制備等多種研究方法為讀者深入地介紹了負電容場效應晶體管的工作原理與優化設計。

●第1章引言
1.1平面MOSFET器件等比例縮小規則及其功耗挑戰
1.2超陡亞閾值斜率器件概述
1.3負電容晶體管的研究進展
1.3.1負電容效應的概念及其簡單的實驗驗證
1.3.2鐵電負電容晶體管
1.3.3壓電柵勢壘負電容晶體管
1.3.4溝道嵌入型鐵電負電容晶體管
1.3.5二維溝道材料負電容晶體管
1.4負電容晶體管在實驗制備、數值仿真和解析建模中面臨的挑戰
1.5本書的研究內容與結構
1.6本章小結
第2章雙柵負電容晶體管解析模型研究
2.1鐵電NC-FET器件的通用數值仿真方法
2.2MFIS結構長溝道雙柵NC-FET器件電流解析模型
2.2.1MFIS結構雙柵NC-FET器件溝道表面勢的推導
2.2.2MFIS結構雙柵NC-FET器件溝道電流表達式的推導
2.3解析模型驗證與結果討論
2.3.1數值求解邊界約束方程
2.3.2器件工作在負電容區的判定條件
2.3.3MFIS結構雙柵NC-FET器件的轉移特性
2.3.4MFIS結構雙柵NC-FET器件的輸出特性
2.4本章小結
第3章圍柵負電容晶體管解析模型研究
3.1MFIS結構長溝道GAANC-FET器件電流解析模型
3.1.1MFIS結構GAANC-FET器件溝道表面勢的推導
3.1.2MFIS結構GAANC-FET器件溝道電流表達式的推導
3.2MFIS結構GAANC-FET器件的設計準則
3.3MFIS結構GAANC-FET器件的設計優化
3.3.1鐵電材料層厚度對GAANC-FET器件電學特性的影響
3.3.2溝道半徑對GAANC-FET器件電學特性的影響
3.3.3絕緣緩衝層介電常數對GAANC-FET器件電學特性的影響
3.3.4絕緣緩衝層厚度對GAANC-FET器件電學特性的影響
3.4MFIS結構GAANC-FET器件的轉移特性曲線
3.5MFIS結構GAANC-FET器件的輸出特性曲線
3.6本章小結
第4章負電容無結型場效應晶體管特性研究
4.1傳統無結型晶體管的工作原理及其面臨的挑戰
4.2雙柵NC-JLT器件數值仿真研究
4.2.1DGNC-JLT器件結構及其數值仿真方法
4.2.2DGNC-JLT器件的轉移特性
4.2.3DGNC-JLT器件工作原理
4.2.4DGNC-JLT器件的亞閾值擺幅
4.3雙柵NC-JLT器件解析模型研究
4.3.1BaselineDG-JLT器件電流電壓模型
4.3.2BaselineDG-JLT器件本征端電荷模型
4.3.3BaselineDG-JLT短溝道效應模型
4.3.4BaselineDG-JLT有效溝道長度模型
4.3.5BaselineDG-JLT基本電路模塊仿真
4.3.6DGNC-JLT器件電流電壓模型
4.3.7短溝道DGNC-JLT器件的轉移特性
4.3.8寄生電容對短溝道DGNC-JLT器件電學性能的影響
4.3.9溫度對短溝道DGNC-JLT器件電學性能的影響
4.4本章小結
第5章負電容隧穿場效應晶體管特性研究
5.1傳統隧穿場效應晶體管工作原理及其缺點
5.2GAA-NC-TFET器件的數值仿真方法
5.3短溝道GAA-NC-TFET器件解析建模及模型驗證
5.4短溝道GAA-NC-TFET器件的工作原理
5.4.1短溝道GAA-NC-TFET器件的電學特性
5.4.2最短隧穿距離與優選帶-帶隧穿產生率
5.4.3GAA-NC-TFET器件設計準則
5.4.4不同鐵電材料對GAA-NC-TFET器件電學特性的影響
5.5本章小結
第6章二維溝道材料背柵NC-FET器件特性研究
6.1背柵2DMoS2NC-FET器件的制備
6.1.1器件結構與工藝流程
6.1.2Hf0.5Zr0.5O2介質鐵電性的驗證與測量
6.1.3單層和多層MoS2表征
6.1.4負DIBL效應與負微分電阻效應
6.1.5退火溫度對器件性能的影響
6.1.6背柵2DMoS2NC-FET器件的低溫性能
6.2背柵2DNC-FET器件的解析建模
6.2.1Baseline2DFET器件電流電壓模型
6.2.2Baseline2DFET器件端電荷模型
6.2.3背柵2DNC-FET器件的電流電壓模型
6.2.4背柵2DMoS2NC-FET的電學特性與解析模型驗證
6.2.5背柵2DMoS2NC-FET的設計準則與設計空間
6.2.6背柵2DMoS2NC-FET的動態特性與本征工作頻率
6.2.7寄生電容對背柵2DMoS2NC-FET靜態及動態特性的影響
6.3本章小結
第7章總結與展望
7.1主要研究及成果
7.2創新點
7.3展望
參考文獻
在學期間發表的學術論文與研究成果
致謝

本書采用數值仿真、解析建模和實驗制備的手段對集成電路亞10nm階段新型低功耗半導體器件-負電容場效應晶體管（NC-FETs）的工作原理和設計優化進行了研究和探索。在負電容場效應晶體管的解析模型及其特性優化、新型負電容場效應晶體管器件結構的提出、以及基於二維材料的負電容場效應晶體管的制備等方面，本書做出了一繫列原創性的研究工作，可為從事新型半導體器件設計的技術人員提供參考。

蔣春生 著