纳米晶浮栅存储器的模拟、制备和电学特性

介绍了在纳米晶浮栅存储器数据保持特性方面的研究工作,重点介绍了纳米晶材料的选择与制备和遂穿介质层工程。研究证明,金属纳米晶浮栅存储器比半导体纳米晶浮栅存储器具有更好的电荷保持特性。并且金属纳米晶制备方法简单,通过电子束蒸发热退火的方法就能够得到质量较好的金属纳米晶,密度约4×1011cm-2,纳米晶尺寸约6～7nm。实验证明,高介电常数隧穿介质能够明显改善浮栅存储器的电荷保持特性,所以在引入金属纳米晶和高介电常数遂穿介质之后,纳米晶浮栅存储器可能成为下一代非挥发性存储器的候选者。     

包含双层半导体和金属纳米晶MOS电容的存储特性

制备了包含双层半导体和金属纳米晶的MOS电容结构,研究了其在非挥发性存储器领域的应用。利用真空电子束蒸发技术,在二氧化硅介质中得到了半导体硅纳米晶和金属镍纳米晶。与包含单层纳米晶的MOS电容相比,这种包含双层异质纳米晶的MOS电容显示出更大的存储能力,且保留性能得到改善。说明顶层的金属纳米晶作为一层额外的电荷俘获层可以通过直接隧穿机制进一步延长保留时间和提高平带电压漂移量。     

金属纳米晶快闪存储器研究进展

金属纳米晶具有态密度高、费米能级选择范围广以及无多维载流子限制效应等优越性,预示着金属纳米晶快闪存储器在下一代闪存器件中具有很好的应用前景。从金属纳米晶存储器的工作原理、纳米晶的制备方法、以及新型介质材料和电荷俘获层结构等方面,对金属纳米晶存储器近年来的研究进展进行了总结。     

金属纳米晶存储器件数据保持能力建模与验证

金属纳米晶存储器件具有低功耗、高速读写特性及较高的可靠性,因此近年来在非易失存储器研究领域备受关注.对比分析讨论了量子限制效应与库仑阻塞效应对金属纳米晶费密能级的影响后,发现库仑阻塞效应会严重削弱器件数据保持能力.在综合考虑金属纳米晶量子限制效应和库仑阻塞效应的基础上,提出了金属纳米晶存储器件数据保持能力分析模型,并通过与相关研究文献的实验数据对比分析,证实了本模型的合理性.     

基于硅纳米晶的非挥发存储器制备与存储特性

硅纳米晶非挥发存储器由于其卓越的性能以及与传统工艺的高度兼容性,近来引起高度关注。采用两步低压化学气相淀积(LPCVD)生长方式制备硅纳米晶(Si-NC),该方法所制备的硅纳米晶具有密度高、可控性好的特点,且完全兼容于传统CMOS工艺。在此基础上制作四端硅纳米晶非挥发存储器,该器件展示出良好的存储特性,包括10 V操作电压下快速地擦写,数据保持特性的显著提高,以及在105次擦写周期以后阈值电压(Vt)飘移低于10%的良好耐受性。该器件在未来高性能非挥发存储器应用上极具潜质。     

基于锗硅异质纳米晶的非易失浮栅存储器的存储特性

利用自组织生长和选择化学刻蚀方法在超薄SiO2隧穿氧化层上制备了渐变锗硅异质纳米晶,并通过电容.电压特性和电容-时间特性研究了该纳米结构浮栅存储器的存储特性.测试结果表明,该异质纳米晶非易失浮栅存储器具有良好的空穴存储特性,这是由于渐变锗硅异质纳米晶中Ge的价带高于Si的价带形成了复合势垒,空穴有效地存储在复合势垒的Ge的一侧.     

基于锗硅异质纳米晶的非易失浮栅存储器的存储特性

利用自组织生长和选择化学刻蚀方法在超薄SiO2隧穿氧化层上制备了渐变锗硅异质纳米晶,并通过电容.电压特性和电容-时间特性研究了该纳米结构浮栅存储器的存储特性.测试结果表明,该异质纳米晶非易失浮栅存储器具有良好的空穴存储特性,这是由于渐变锗硅异质纳米晶中Ge的价带高于Si的价带形成了复合势垒,空穴有效地存储在复合势垒的Ge的一侧.     

纳米晶存储特性的研究

常温下硅纳米晶构成的MOSFET存储器具有低压、低功耗、体积小、高剂量和快速读写等优良特性,在ULSI中有重要的应用前景.它是当前ULSI研究中的一项热门专题,在国外一些著名刊物上屡见报道.本文介绍了这种器件的存储特性及其机理与最新研究进展.     

纳米硅单电子存储器研究进展

纳米硅单电子存储器与现有微电子存储器相比,由于具有更低的功耗、更快的开关速度、更高的存储密度以及更高的集成度,被认为是在非挥发性存储器的研究中最有可能成为未来快闪存储器的候选者之一.文章论述了纳米硅单电子存储器的工作原理、研究现状及发展趋势.     

利用同步晶化法制备的镍纳米晶的电荷存储特性

快速退火纳米晶化法是目前常用的金属纳米晶制备方法,但其后续600~900℃高温退火会降低器件的电学特性和可靠性。本文提出了热预算低的金属纳米晶制备的新方法—沉积过程中的同步金属薄膜原位纳米晶化法,可以省掉后续单独的退火处理工艺,使金属薄膜同步产生纳米晶化,降低工艺热功耗及简化工艺,从而有效地改善上述薄膜沉积后退火纳米晶化法的不足。在不同衬底温度（250~325 ?C）下,利用同步纳米晶化法制备镍纳米晶存储器。随着生长温度的增加,其存储窗口先增加到最大值再降低。衬底温度为300 ?C时,其存储窗口（2.78 V）最大。与快速热退火法镍纳米晶存储器相比较,同步纳米晶化法制备镍纳米晶存储器具有更强的电荷存储能力。另外,研究了不同操作电压和脉冲时间下器件的平带电压偏移量,当操作电压增加到±10 V时出现了较大的平带电压偏移量,这表明器件发生了大量的载流子（电子和空穴）注入现象。最后,模拟了金属纳米晶存储器的载流子（电子和空穴）注入和释放过程。     

可嵌入式应用的新型2T结构硅纳米晶存储器

本文研究了2T硅纳米晶非挥发存储器性能和可靠性。存储单元可获得良好性能,包括低压操作下快速的擦写速度,卓越的数据保持特性（保持10年）,良好的耐受性（10k次擦写周期以后小于10%的阈值电压飘移）。数据表明了此器件在未来嵌入式非挥发存储应用的可能性。     

A novel 2-T structure memory device using a Si nanodot for embedded application

Performance and reliability of a 2 transistor Si nanocrystal nonvolatile memory(NVM) are investigated. A good performance of the memory cell has been achieved,including a fast program/erase(P/E) speed under low voltages,an excellent data retention(maintaining for 10 years) and good endurance with a less threshold voltage shift of less than 10%after 10~4 P/E cycles.The data show that the device has strong potential for future embedded NVM applications.     

使用化学方法常温合成金纳米晶并通过旋涂工艺将其组装的存储特性可调型非易失性存储器

3C行业的不断发展,催生了对高密度、持久保存、快速擦写、鲁棒可靠性的非易失性存储器(如flash)的持续需求,促使我们在科研上不断地深入研究新材料、新工艺。在本文中,我们首次采用了区别于传统CMOS工艺的两步工艺方法来制作金属纳米晶非易失性存储器。这种方法,由于将金纳米晶的化学合成和后续组装分离开来,所以能够独立地调节纳米晶的尺寸和组装密度,而且可以很好地避免一直困扰的金属扩散问题。最终的形貌表征和电学测量结果,证实存在一个最优化的纳米晶密度--在这个最优化条件下,我们的存储器件,既有持久的保存时间,又有较大的存储窗口。而组装密度的可调,同时可以满足我们对于大的存储窗口/较长保存时间某一方面的偏好。这些实验结果,都很好地证明了我们两步工艺方法的可行性。     

Density-controllable nonvolatile memory devices having metal nanocrystals through chemical synthesis and assembled by spin-coating technique

A novel two-step method is employed,for the first time,to fabricate nonvolatile memory devices that have metal nanocrystals.First,size-averaged Au nanocrystals are synthesized chemically;second,they are assembled into memory devices by a spin-coating technique at room temperature.This attractive approach makes it possible to tailor the diameter and control the density of nanocrystals individually.In addition,processes at room temperature prevent Au diffusion,which is a main concern for the application of...     

Impact of crystal size and tunnel dielectric on semiconductor nanocrystal memory performance

The write/erase characteristics of Germanium nanocrystal memory device are modeled using single-charge tunneling theory with quantum confinement and Coulomb blockade effects. A trap model is proposed to describe the retention characteristic of the nanocrystal memory. The impact of nanocrystal size, tunnel-oxide thickness, and high-k tunnel material is studied, and the suitability of the nanocrystal memory devices for nonvolatile memory and DRAM applications is discussed. Issues related to the scaling limit of the nanocrystal memory device are investigated.     

Using different work function nanocrystal materials to improve the retention characteristics of nonvolatile memory devices

Recently, nanocrystal nonvolatile memory (NVM) devices have attracted great research interest. Taking into account the effect of work function to account for the better retention characteristics for nanocrystals with larger work function, utilizing different work functions Au, W and Si as floating gates is proposed and comparatively studied in this paper. It was found that Au nanocrystals have better retention characteristic than W and Si. The good retention characteristic of the Au nanocrystal device is due to the larger work function and it is difficult for electrons captured by Au nanocrystal to escape from them. So, the retention characteristic of the device can be improved by using larger work function nanocrystal materials.