Progress and future prospects of negative capacitance electronics: A materials perspective

电容 铁电性 负阻抗变换器 材料科学 数码产品 工程物理 纳米技术 电力电子 晶体管 电气工程 光电子学 物理 工程类 电介质 电压 电压源 量子力学 电极
作者
Michael Hoffmann,Stefan Slesazeck,Thomas Mikolajick
出处
期刊:APL Materials [American Institute of Physics]
卷期号:9 (2) 被引量:112
标识
DOI:10.1063/5.0032954
摘要

Negative capacitance in ferroelectric materials has been suggested as a solution to reduce the power dissipation of electronics beyond fundamental limits. The discovery of ferroelectricity and negative capacitance in the widely used class of HfO2-based materials has since sparked large research efforts to utilize these effects in ultra-low power transistors. While significant progress has been made in the basic understanding of ferroelectric negative capacitance in recent years, the development of practical devices has seen limited success so far. Here, we present a unique view of the field of negative capacitance electronics from the ferroelectric materials perspective. Starting from the basic principles of ferroelectric negative capacitance, we discuss the desirable characteristics of a negative capacitance material, concluding that HfO2-based ferroelectrics are currently most promising for applications in electronics. However, we emphasize that material non-idealities can complicate and in some cases even inhibit the design and fabrication of practical negative capacitance devices using HfO2-based ferroelectrics. Finally, we review the recent progress on experimental devices and give an outlook on the future direction of the field. In particular, further investigations of the microscopic structure of HfO2-based ferroelectrics are needed to provide an insight into the origin of negative capacitance in this material system and to enable predictive device design.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
在水一方应助KK采纳,获得10
刚刚
顺心醉蝶完成签到 ,获得积分10
1秒前
Mars夜愿完成签到,获得积分10
3秒前
一条锦鲤完成签到 ,获得积分20
4秒前
4秒前
勤奋的熊猫完成签到,获得积分10
4秒前
船长完成签到,获得积分10
4秒前
开朗的雪珊完成签到,获得积分10
5秒前
Joanna发布了新的文献求助10
5秒前
Senny完成签到 ,获得积分10
5秒前
可靠的以旋关注了科研通微信公众号
7秒前
yy完成签到 ,获得积分20
7秒前
7秒前
crise发布了新的文献求助10
9秒前
11秒前
JDQW完成签到,获得积分20
11秒前
丹丹发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
13秒前
14秒前
科研通AI2S应助浙江嘉兴采纳,获得10
14秒前
14秒前
烟花应助义气的丝采纳,获得10
15秒前
jgh完成签到 ,获得积分10
15秒前
我是老大应助不是山谷采纳,获得10
16秒前
16秒前
16秒前
16秒前
柳穿鱼发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
Kypsi完成签到,获得积分10
17秒前
GEEK发布了新的文献求助10
18秒前
斑驳发布了新的文献求助10
18秒前
Chen完成签到 ,获得积分10
19秒前
19秒前
倩倩发布了新的文献求助10
19秒前
louis发布了新的文献求助10
20秒前
香蕉觅云应助陆吾采纳,获得10
21秒前
21秒前
涛神发布了新的文献求助30
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 5000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 化学工程 生物化学 物理 计算机科学 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 细胞生物学 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6020183
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7616606
关于积分的说明 16163908
捐赠科研通 5167745
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2765817
邀请新用户注册赠送积分活动 1747742
关于科研通互助平台的介绍 1635783