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2026 article

Ultralow‐Consumption Ferroelectric‐Like Diamond Transistors for Advancing Logic Circuits

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

ABSTRACT The relentless upscaling of chip integration density keeps urging microelectronic engineering to minimize the power consumption of individual field‐effect transistors (FETs). However, due to the narrow bandgap and the relatively large dielectric constant of silicon, it has become nearly infeasible to further suppress the off‐current in silicon‐based FETs at advanced technology nodes. Moreover, the implementation of energy‐efficient FETs is also precluded by the thermionic limit of subthreshold swing (SS) defined by Boltzmann's tyranny. Here, we report on the development of ferroelectric‐like FETs through the integration of hydrogen‐terminated diamond surface with a ZrO 2 capping layer, which exhibit an ultralow off‐current (∼0.1 fA·µm −1 ), a record‐high on/off ratio (> 10 11 ), and a steep SS (6 mV·dec −1 ) sustained well below the Boltzmann limit for over five decades of the drain current. The ZrO 2 capping layer shows a pronounced ferroelectric‐like behavior with distinct polarization states. Based on structural analyses and positive‐up negative‐down (PUND) measurements, we speculate that the formation of dipolar polarization in the ZrO 2 layer is caused by the migration of oxygen vacancies, and the voltage‐driven dipolar polarization switching can amplify the channel surface potential, which in turn leads to the outstanding off‐state performance and the subthreshold current characteristics of the transistors. The FETs with great repeatability are employed to construct inverter circuits, which feature a high voltage gain exceeding 400 and significantly suppressed static power consumption. This study provides a promising pathway toward future low‐power integrated circuits.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Ultralow‐Consumption Ferroelectric‐Like Diamond Transistors for Advancing Logic Circuits
Date Crossref
19/01/2026
Éditeur
Wiley
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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Les sujets associés

Ferroelectric and Negative Capacitance DevicesAdvanced Sensor and Energy Harvesting MaterialsElectronic and Structural Properties of Oxides

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