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铁电场效应晶体管(FeFET)是构成铁电存储器的基本存储单元,具有优良的抗辐射性能、高存储密度、低功耗和与集成电路工艺兼容等众多优点,得到了研究者的广泛关注。然而,铁电场效应晶体管还存在保持性能较差、铁电存储器芯片不能克服由于集成度不断提高而带来的功耗与稳定性等问题。石墨烯具有优异的导电导热性能、稳定的化学性能和良好的机械性能,可以成为晶体管的沟道材料。基于此,本文以石墨烯薄膜作为沟道材料,Bi3.15Nd0.85Ti2.99Mn0.01O12(BNTM)铁电薄膜作为栅介质,制备了一种新型的底栅FeFET并对器件进行了相关性能的研究。主要的研究工作与结果如下:1、BNTM栅介质的制备与性能表征采用溶胶凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了BNTM铁电薄膜,分别用XRD、SEM、Raman、铁电分析仪等对其微观结构和电学性能进行了表征,实验结果表明薄膜表面平整光滑,晶界明显,晶粒均匀且致密。薄膜厚度大约为420 nm,薄膜具有优异的铁电性能和较高的介电常数,可用作FeFET的栅介质层。2、石墨烯的制备与性能表征采用微机械剥离法和化学气相沉淀(CVD)法制备出少层和单层的石墨烯薄膜,并成功将其转移到BNTM薄膜上用于器件制备。通过光学显微镜、SEM、Raman、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等方法对石墨烯薄膜的表面形貌、厚度和透光性进行了表征。表征结果显示CVD方法制备的石墨烯是单层连续且具有极大的面积的薄膜,且表面裂痕和杂质极少,在可见-紫外范围下石墨烯的光透过率约在97.3%左右,表明了石墨烯的单层特性。3、石墨烯场效应晶体管的制备与性能表征研究了石墨烯作为沟道层、BNTM铁电薄膜为栅介质的场效应晶体管的制作工艺,优化了石墨烯场效应晶体管的沟道图形化及电极生长工艺参数,制备出了石墨烯场效应晶体管,研究结果表明石墨烯和金属电极接触良好,器件存在一个较大的存储窗口,存储窗口的大小约为1.8 V,且经过正负栅压50次的循环扫描,存储窗口几乎没有衰减,表明器件具有良好的保持性能。