铁电场效应晶体管(Fe FET)作为铁电存储器中的一员,在现代电子工业有广阔的应用前景,尤其是在国防电子工业中很受重视,其具有高存储密度、非挥发性、结构简单、强抗辐射能力等优点。金属层(Metal)-铁电层(Ferroelectric)-绝缘层(Insulator)-硅基底(Silicon)型铁电场效应晶体管(MFIS-FET)更是解决了金属层(Metal)-铁电层(Ferroelectric)-硅基底(Silicon)型铁电场效应晶体管(MFS-FET)铁电层与硅基底产生反应使器件性能降低的缺点。尽管铁电薄膜和铁电电容有很强的抗辐射性能,但是MFIS-FET是否具有很强的抗辐射能力,我们还不得而知。因为电子器件的微型化,所以每个单元层互相影响是在所难免的。器件的一部分具有很强的抗辐射能力,不代表整体具有很强的抗辐射能力,这就是我们平时所熟知的“木桶原理”。到目前为止,对Fe FET的抗辐射性能还没有清晰的研究结果。本文以MFIS-FET为研究对象,用理论模拟的方法对其进行定量的电离辐射效应模拟研究。首先,模拟研究了电离辐射环境下铁电层极化变化对其性能的影响;其次,模拟研究了电离辐射环境下硅基底电荷密度变化对其性能的影响;最后,模拟研究了电离辐射环境下铁电层电荷输运对其性能的影响。具体研究结果如下:(1)改进米勒模型使其适用于处于电离辐射环境中的铁电材料极化的模拟,将此模型代入MFIS-FET中进行计算。模拟结果表明,当铁电层受到10Mrad的辐射时,各物理量的变化很小,基本与辐射前相同;当辐射总剂量为100Mrad时,电容、源漏电流等衡量器件性能的物理量发生明显的改变,这说明器件随时有可能失效。(2)推导出了电离辐射环境下硅基底表面电荷表达式,代入器件模拟中进行计算,发现随着辐射剂量率的增大,器件的反型层电荷密度、电荷迁移率变化很小,源漏电流更是变化微小,但硅表面势有明显的变化。这说明了电离辐射作用在硅基底上对器件的性能影响不大。(3)建立了一个电离辐射环境下铁电层电荷输运的模型,计算结果表明,当电荷输运比例一定时,MFIS-FET电容曲线和源漏电流曲线随辐射总剂量的增大向负电压方向平移,且源漏电流增大。若源漏电流继续增大,器件有可能被烧毁。当辐射总剂量一定,MFIS-FET电容曲线和源漏电流曲线随绝缘层阻隔率的变化在一定范围内波动。电离辐射环境中,绝缘层的存在有利于调控器件的性能。