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.     

p沟道锗/硅异质纳米结构MOSFET存储器及其逻辑阵列

采用巴丁(Bardeen)传输哈密顿方法,数值计算了p沟道锗/硅异质纳米结构存储器的时间特性.由于台阶状隧穿势垒和较高价带带边的作用,这种新型的存储器单元可以同时实现器件的快速编程和长久存储,具有优异的存储特性.以2×2逻辑阵列为例说明了这类存储器单元组成逻辑电路的设计原理.研究结果表明:这种器件可以作为在室温下工作的性能优异的非易失性存储器单元,有望在将来的超大规模集成电路中获得应用.     

p沟道锗/硅异质纳米结构MOSFET存储器及其逻辑阵列

采用巴丁(Bardeen)传输哈密顿方法,数值计算了p沟道锗/硅异质纳米结构存储器的时间特性.由于台阶状隧穿势垒和较高价带带边的作用,这种新型的存储器单元可以同时实现器件的快速编程和长久存储,具有优异的存储特性.以2×2逻辑阵列为例说明了这类存储器单元组成逻辑电路的设计原理.研究结果表明:这种器件可以作为在室温下工作的性能优异的非易失性存储器单元,有望在将来的超大规模集成电路中获得应用.     

复合量子点MOSFET结构存储器的电路模拟

本文采用准经典近似的Monte Carlo方法对复合量子点MOSFET结构存储器的等效单电子电路进行了模拟.研究结果表明,由于台阶状的复合隧穿势垒的作用,存储器的存储时间特性可得到极大提高.我们进一步研究了N沟道锗/硅复合量子点MOSFET结构存储器的时间特性,得到其存储时间可长达数年,同时写擦时间可分别为μs和ns量级,从而这种新型的器件结构可以有效解决快速编程和长久存储间的矛盾.     

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。     

Ge/Si复合纳米结构电荷存储特性的模拟研究

这一研究工作模拟计算了 Ge/ Si复合纳米结构 MOSFET存储器的擦写和存储时间特性。结果表明 ,Ge/ Si复合纳米结构存储器在低压下即可实现 μs和 ns量级编程。与 Si纳米结构存储器相比 ,由于 Ge/ Si复合势阱的作用 ,器件的电荷保留时间提高了 3～ 5个量级 ,有效地解决了快速擦写编程与长久存储之间的矛盾 ,使器件的性能得到明显改善。     

Au纳米晶MIS结构存储性能研究

从器件结构和能带的角度分析了提高非易失性存储器性能的可能途径,建立了纳米晶浮栅结构的存储模型,并在模型中考虑了量子限制效应对纳米晶存储性能的影响.基于模型计算,分析了纳米晶材料、高k隧穿介质材料及其厚度对纳米晶浮栅结构存储性能的影响.同时,制作了MIS结构(Si/ZrO2/Au Ncs/SiO2/Al)的存储单元,针对该存储单元的电荷存储能力和电荷保持特性进行测试,并对测试结果进行分析.     

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。     

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。     

电子空穴对单电子陷阱存储器的设计与分析

本文论述了由Ti/TiOx/Ti介观隧道结阵列构成的电子空穴对耦合的单电子陷阱存储器,结合目前扫描隧道显微镜(STM)进行纳米加工的特点,设计了该存储器的电路结构及其结构参数,计算出电路的电容矩阵,并用Monte Carlo法对电路特性进行了模拟.结果表明,该存储器与其它单电子存储器有相同的存储特性,但具有较高的工作温度及工作稳定性.