لقد مهدت السعة السلبية (NC) للمواد الحديدية الكهربائية الطريق لتحقيق ميزة تبديل أقل من (60) مللي فولت لكل عقد في ترانزستورات التأثير الميداني.
تحليل المكثف الكهربائي الهوائي القائم على الهافنيوم
- تماشياً مع “قانون مور” خلال العقود القليلة الماضية؛ تمت مضاعفة عدد الترانزستورات لكل وحدة مساحة في الدوائر المتكاملة (ICs) بنجاح كل عامين، ومن أجل متابعة قياس المجال الثابت؛ فإنه يجب تقليل جهد إمداد الطاقة (V-DD) للترانزستور بنفس الدرجة التي يتم فيها تصغير الحجم المادي للترانزستور، ولسوء الحظ لم يتم تصغير (V-DD) بنجاح، لذلك؛ فإن كثافة الطاقة لكل وحدة مساحة في الدوائر المتكاملة تتزايد بشكل كبير.
- كما يتمثل أحد الحلول لمعالجة مشكلة زيادة كثافة الطاقة باستمرار في تحسين منحدر العتبة الفرعية (SS) للأجهزة التقليدية، بحيث يشير (SS) إلى المنحدر العكسي لمخطط خاصية نقل الإدخال للترانزستور في منطقة العتبة الفرعية، ولا يمكن أن يكون أقل من (60) مللي فولت لكل عقد عند (300) كلفن في جهاز تقليدي بسبب توزيع (Boltzmann) للحاملات في الجهاز.
- كما أن هناك طريقتان أساسيتان لتنفيذ (SS) أقل من (60) مللي فولت/ عقد عند (300) كلفن، والطريقة الأولى هي اعتماد مبدأ تشغيل جديد بدلاً من عملية الانبعاث الحراري، على سبيل المثال يمثل ترانزستور تأثير المجال النفقي (FET) والجهاز (spintronic) والمفتاح الكهروميكانيكي النانوي ممثلين عن هذا الحل، كما أن الطريقة الأخرى هي خفض عامل “m”، مما يشير إلى حساسية جهد البوابة (V G) لإمكانات السطح (φS).
- ووفقاً لذلك؛ فإنه يمكن تحقيق (m<1) باستخدام تأثير السعة السالبة (NC)، وعلى عكس أجهزة التبديل شديدة الانحدار المذكورة أعلاه، وعند تحويل (FET) إلى (NCFET)؛ فإن طبقة واحدة من الحديد الكهروضوئي مطلوبة فقط في حزمة البوابة للترانزستور التقليدي، بينما يحدث تبديل الاستقطاب داخل المادة الفيروكهربائية، بحيث يتم تضخيم الجهد الداخلي، على سبيل المثال (VG <φS) بواسطة (NC) للمادة الكهروضوئية.
- وبالتالي يمكن تقليل العامل “m” إلى أقل من (1)، مما ينتج عنه (60-mV / عقد)، وكذلك (SS) عند (300) كلفن حسب الشكل التالي (1).
