论文题目: 铁电电容的性能测试方法和建模方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 微电子学与固体电子学
作者: 陈小明
导师: 汤庭鳌
关键词: 铁电电容,模型,参数,测试,电路,电滞回线的开口,矫顽电压的概率密度函数
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文首先基于铁电电容的C～V、Q～V、I～V特性曲线来描述铁电电容的性能,定义了铁电电容的八个新的参数,并从理论上分析了铁电电容的C～V、Q～V、I～V特性曲线之间的关系和铁电电容参数之间的关系。 其次,本文分析了现有测试系统的不足:测量的铁电电容的电滞回线由于铁电电容极化非对称性而存在偏差;用铁电电容和线性电阻串联电路测试的铁电电容电滞回线有一个开口。前者是固有的,很难消除,而后者是由测试系统的直流漂移引起的,可以通过数据处理的方法消除。基于此,建立了一个铁电电容的性能测试系统,消除了铁电电容电滞回线的开口,并可以得到铁电电容的C～V、Q～V、I～V特性曲线和参数。 最后,分析了现有铁电电容模型的一个缺点:在激励电压的幅度达到一定值后,铁电电容趋于饱和,这与实验结果不符。从克服现有模型的这个缺点出发,基于实验结果,借鉴Lim建模方法和基于Preisach理论的铁电电容建模方法,提出了一种新的铁电电容的建模方法,并应用于PZT电容和SBT电容。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 铁电体及铁电存储器的发展历史
1.2 铁电存储器与其它存储器比较——铁电存储器是最具有潜力的存储器之一
1.3 铁电电容模型研究的目的、意义和方法及本文的结构
第二章 铁电电容的性能描述方法
2.1 铁电体及其性能
2.2 铁电电容的性能描述
2.2.1 铁电电容的Q～V特性及其相关参数
2.2.2 铁电电容的I～V特性及其相关参数
2.2.3 铁电电容的C～V特性及其相关参数
2.3 铁电电容的等效电路
2.4 电畴电容的性能描述
2.4.1 电畴电容的Q～V特性及其相关参数
2.4.2 电畴电容的I～V特性及其相关参数
2.4.3 电畴电容的C～V特性及其相关参数
2.5 铁电电容Q～V、I～V和C～V特性之间的关系
2.5.1 电畴电容Q～V、I～V和C～V特性之间的关系
2.5.2 铁电电容和电畴电容之间的关系
2.5.3 铁电电容Q～V、I～V和C～V特性之间的关系
2.6 结果讨论
第三章 铁电电容的性能测试方法
3.1 铁电电容与普通电容的比较
3.2 铁电电容性能测试的基本原理
3.2.1 铁电电容与线性电容串联电路
3.2.2 铁电电容与线性电阻串联电路
3.2.3 RT66a的测试原理
3.2.4 两种铁电电容性能测试电路比较
3.3 现有测试方法的不足
3.3.1 测试电路的误差
3.3.2 铁电电容初始电荷Q_r的确定办法
3.3.3 铁电电容与线性电阻串联电路测试电滞回线有开口的原因
3.3.4 铁电电容与线性电容串联电路测试电滞回线无开口的原因
3.4 我们的测试系统
3.4.1 铁电电容电压、电荷、电流和电容值的测量和计算
3.4.2 消除现有测试方法的误差
3.4.3 铁电电容的对称分量
3.5 实验验证
3.5.1 我们的测试系统的准确性
3.5.2 电滞回线开口原因的验证
3.6 铁电电容的对称分量
3.6.1 铁电电容的对称分量
3.6.2 铁电电容对称分量的C～V、I～V、Q～V特性曲线之间关系的实验分析
3.7 结果分析与讨论
第四章 现有铁电电容建模方法和模型
4.1 现有铁电电容模型概述
4.1.1 铁电电容的理论模型
4.1.2 铁电电容的经验模型
4.1.3 铁电电容的电路模型
4.2 Miller建模方法及其模型
4.2.1 Miller建模方法
4.2.2 Miller模型
4.2.3 Miller模型的讨论
4.3 Lim模型
4.3.1 铁电电容的畴
4.3.2 Lim模型
4.3.3 Lim模型讨论
4.4 基于Preisach理论的电偶极子模型
4.4.1 Preisach理论
4.4.2 Preisach理论应用于铁电电容
4.5 铁电电容的电路模型
4.5.1 应用于MINIMOS-NT的铁电电容模型
4.5.2 应用于Eldo的铁电电容模型
4.5.3 应用于HSPICE和PSPICE的铁电电容模型
4.6 现有模型分析与讨论
第五章 我们的铁电电容建模方法及模型
5.1 实验结果及分析
5.2 我们的铁电电容建模方法
5.2.1 铁电电容的等效电路
5.2.2 电畴电容的电荷、电压
5.2.3 铁电电容的电荷、电流、电容与电压的关系
5.2.4 电畴电容畴矫顽电压概率密度函数的选择方法
5.3 我们的铁电电容模型
5.4 模型应用
5.4.1 不同幅度激励作用下PZT电容的响应
5.4.2 不同幅度激励作用下SBT电容的响应
5.4.3 实验结论
5.5 模型的分析与讨论
第六章 结论与展望
6.1 本文的主要工作及独创性
6.2 进一步的工作
附录
附录一 (4.21)式的证明
附录二 Lim模型与统计理论矛盾之处
附录三 (5.25)式是随机变量的累积分布函数
参考文献
致谢
论文独创性声阳
发布时间: 2005-09-19
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