随着晶体管特征尺寸逐步逼近硅物理极限,仅仅通过尺寸缩放来获得晶体管性能提升与经济效益越发困难。如何独辟蹊径,开发原理、新结构的半导体器件是后摩尔时代集成电路器件技术新兴研究热点。可重构场效应晶体管（RFET）即是其中一个突出代表,凭借其特有的极性可控特性而受到广泛的关注。借助于极性编程栅,RFET可同时实现N型和P型导电特性,从晶体管级扩展了传统晶体管功能,为此能以更少数量的晶体管实现更加复杂的电路结构,有望提高集成电路设计的灵活性与复杂程度。然而,作为隧穿型器件,RFET依然面临着低开态电流的局限。为此,本文开展了基于铁电材料负电容效应的可重构场效应晶体管（NC-RFET）研究,包括常规对称结构RFET以及新型非对称结构RFET,依靠负电容的“电压放大”效应能够有效提高RFET饱和电流、降低器件亚阈值摆幅、提高器件的开关比。此外还深入探究了深纳米工艺下随机工艺波动对NCRFET的影响及机制,发现负电容效应对于线边缘粗糙度对器件性能波动产生的影响有一定的抑制作用。本文的主要研究工作与成果如下:（1）基于铁电材料的负电容效应,提出了一种负电容可重构场效应晶体管（NC-RFET）。采用TCAD仿真与Landau-Khalanikov方程后处理相结合的方式对NC-RFET的转移特性、亚阈值摆幅、沟道表面势以及栅电容进行分析,相比于传统RFET结构,其最小亚阈值摆幅降低了46%～47.8%,阈值电压降低了8.4%～8.5%。研究了铁电材料与厚度、栅氧介电层以及其他尺寸对NC-RFET电学性能的影响:器件性能随着铁电层增厚而提升,当铁电层过厚时,器件转移特性出现滞回曲线;双层侧墙结构器件相比于其他侧墙结构,其开态电流提升了10.3%。（2）提出了一种非对称结构的负电容RFET（NC-AS-RFET）,研究了负电容效应对于三种类型隧穿的影响,以及器件结构对于器件电学特性的影响。负电容效应对于垂直沟道方向的隧穿有明显增强作用。相比于对称型NC-RFET,NCAS-RFET其平均亚阈值摆幅降低了约21.3%～35%,开态电流增大了6.73～5.39倍,负电容有效区也得到了明显扩宽。当非对称特征结构嵌入式源端的直径与长度增大时,器件的开态电流增大,阈值电压降低但牺牲了部分器件寄生电容。结合尺寸分析结果,本文提出了一组优化后NC-AS-RFET结构参数,相比于优化前NCAS-RFET,其电学特性得到了明显提升（开态电流提升了1.26～1.56倍,亚阈值摆幅降低了12.6%～14.3%）。（3）基于NC-RFET这样的纳米节点器件,研究了工艺随机波动对其器件电学特性波动性的影响,从金属功函数波动、线边缘粗糙度以及栅边缘粗糙度三方面对器件阈值电压、亚阈值摆幅以及泄漏电流的波动性进行分析。负电容效应对于线边缘粗糙度对器件电学特性的影响有着一定的抑制作用,特别是对于亚阈值摆幅以及泄露电流。随着特征函数?增大,器件电学特性波动性增大。综上所述,本文结合铁电材料的负电容效应,提出了两种结构的负电容RFET并对其电学性能以及工艺波动性影响进行了深入的分析,其研究结果对未来RFET以及负电容器件的优化以及电路应用提供了重要的参考。