中文摘要：

保持性能损失是制约铁电场效应晶体管(FeFET)商业化应用的瓶颈，目前对FeFET保持性能损失的研究，基本上是靠经验式的实验探索，很难抓住FeFET保持性能损失的本质。铁电畴结构是决定铁电材料和器件性能的基础和根本。本项目将从FeFET保持性能损失过程中铁电畴变的角度探索FeFET的保持性能损失机理。一方面，利用压电模式原子力显微镜(PFM)技术实时观测不同界面和应变状态下FeFET保持性能损失过程中的铁电畴变；另一方面，基于FeFET的结构特点，考虑退极化场、应变、边界效应等，发展一套相场方法，模拟不同界面和应变状态下FeFET保持性能损失过程中的铁电畴变。结合实验观测和理论模拟结果，分析不同界面和应变状态下FeFET保持性能损失过程中的畴变规律。最后，再结合FeFET的界面、应变和保持性能等分析，探索FeFET的保持性能损失机理，为提高FeFET的保持性能提供理论依据和实验指导。

结论摘要：

本研究打破了对铁电场效应管(FeFET)保持性能损失的经验式实验探索模式，从决定铁电材料和器件性能的本质铁电畴变的角度出发。一方面，发展了压电模式原子力显微镜(PFM)实时观测FeFET保持性能损失过程中铁电畴变的实验技术，分别研究了FeFET短时间和长时间保持性能损失过程中的铁电畴变。另一方面，基于FeFET的结构特点，考虑退极化场、应变、边界效应等，发展了模拟FeFET保持性能损失过程中的铁电畴变的相场方法，研究了退极化场、晶格失配应变和空间电荷分布等对FeFET性能的影响。然后，结合实验观测和理论模拟结果，建立了FeFET保持性能模型，探索了FeFET的保持性能损失机理。这些工作为晶体管型铁电存储器的实际应用提供了重要的基础。在该项目的资助下，在SCI源刊上发表学术论文23篇，期刊影响因子全部在1.0以上；授权国家发明专利1项。在学科建设、人才培养方面也取得了一定成绩，培养了博士研究生2名，硕士研究生8名。研究成果获得湖南省自然科学一等奖，项目负责人获得湖南省青年科技奖。研究成果被列入国际铁电存储器发展趋势报告中，项目负责人被邀请在国际断裂会议、智能材料与纳米技术国际会议、中国力学大会等国际国内学术会议上做邀请报告。