前言
铁电场效应晶体管是一种众所周知的半导体器件概念，直到最近仍是一种不可行的技术。这个概念在20世纪50年代出现在许多专利中，并在1970年代得到了实验证明。场效应晶体管在标准金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极电介质叠层中包含铁电层。铁电器件的研究活动在20世纪80年代末至21世纪初达到顶峰，这主要是由于钙钛矿型复合氧化物铁电体的进展。这个时代的高潮是铁电随机存取存储器(FRAM)的成功商业化。与此同时，FEFETs由于其吸引人的非破坏性读出功能和高能效而获得了广泛关注。然而，由于钙钛矿氧化物与前端半导体制造工艺的集成所涉及的挑战，特别是与钙钛矿蚀刻、氢敏感性、厚度和超过130纳米技术节点的电池尺寸缩放相关的挑战，FEFETs的前景从未实现。
研究内容
从这个角度来看，我们在新兴的以数据为中心的应用的背景下研究场效应晶体管技术。具有能量和面积效率以及多种合并逻辑-存储器功能的FEFETs将是电子器件新方法的先导，这称之为铁电体，这种方法对于满足未来的计算需求至关重要。
实验方法
铁电材料表现出独特的特性，如磁滞、非挥发性、可塑性、负介电常数/负电容、随机性、铁弹性和多铁性、半导体性，甚至非线性和混沌行为以及量子力学效应。在场效应晶体管中，本征铁电动力学与下面的半导体沟道的电导状态强耦合。作为一种具有跨导的三端器件，FEFETs允许广泛的电路设计，利用独特的铁电物理来有效地满足传统和新兴计算应用的不同需求。
因此，虽然FEFET主要被视为非易失性存储器元件，但其产品组合已显著扩展到存储器应用之外，现在包括用于超低功率、高性能逻辑技术的负电容晶体管、用于深度神经网络(DNNs)和内存计算的模拟权重单元、用于快速和高度并行数据库搜索和查找匹配位置的内容可寻址存储单元、用于尖峰神经网络(SNNs)的人工神经元、用于连续时间动态系统的耦合振荡网络、用于随机计算的电路原语， 用于间歇计算的快速数据备份和唤醒电路等等，所有这些电路都利用了这些铁电特性和特性的组合。
铁电场效应晶体管的器件物理学
嵌入式铁电存储技术
标度铁电场效应晶体管阈值电压(Vth)变化的起源
结论
在过去的一个世纪里，铁电产生了一系列引人注目的基础发现和创新，从技术角度来看，这些发现和创新最终导致了一种具有最佳能量特性的存储产品的成功商业化:基于钙钛矿氧化物的铁电存储器。随着现代CMOS兼容和可扩展材料(氧化铪和氧化锆及其合金变体)中铁电性的发现，铁电性将走上主流半导体电子技术的前沿，开创一个铁电时代。铁电子学不是一种单一的技术。相反，它使用一系列不同的器件和元件，包括负电容逻辑晶体管、非易失性存储器件(如FEFETs和FRAMs)、磁电多铁性器件以及基础技术(如CAM、模拟和射频能力)；FEFETs是所有这些的核心，场效应晶体管不仅仅是另一种存储器件。由于其丰富的器件物理特性，它们更像是一种内存计算元件，也是迄今为止构思的最通用的晶体管技术之一。场效应管的发展将遵循一条类似于HKMG晶体管的道路，到目前为止，这是半导体电子学中最成功的技术之一。以数据为中心的计算将需要铁电子学的普遍存在，最重要的是fefefets。这些器件提供性能、能效和面积效率，以及独特的合并逻辑存储器功能，可以补充基于CMOS的逻辑和易失性存储器技术，支持不同的工作负载和应用。半导体行业的下一波指数级增长取决于电子硬件如何支持以数据为中心的计算应用的爆炸式增长，我们相信FEFET技术将是实现这一未来的关键组件。
https://www.nature.com/articles/s41928-020-00492-7。
