發(fā)布時間：2020-06-27 09:12

【摘要】：隨著半導(dǎo)體集成度的不斷提高和半導(dǎo)體器件特征尺寸的進一步減小,基于傳統(tǒng)連續(xù)浮柵的非易失性存儲器正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),主要為越來越薄的隧穿層厚度導(dǎo)致的電荷泄露問題。非易失性納米晶浮柵存儲器由于能夠?qū)崿F(xiàn)電荷的分立式存儲,可進一步降低器件的尺寸,提高編程速度和耐擦寫能力等,有望取代傳統(tǒng)浮柵存儲器,所以得到廣泛關(guān)注。本文首先對存儲器的類型、市場和發(fā)展歷程進行了詳細(xì)介紹,然后對浮柵存儲器的工作原理進行了細(xì)致的分析。為了進一步改善存儲器性能,本文主要從溝道材料選擇和存儲層結(jié)構(gòu)構(gòu)建兩個方面對納米晶浮柵存儲器進行了系統(tǒng)地研究。具體工作如下:1.采用全無機鈣鈦礦CsPbBr_3量子點作為溝道材料,金納米晶和PMMA分別作為存儲層和隧穿層,制備了基于雙極性鈣鈦礦量子點的納米晶浮柵存儲器。通過對存儲器的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性測試發(fā)現(xiàn),在±5V的編程/擦除電壓下獲得2.4V的存儲窗口,由此得出雙極性量子點有利于擴大存儲窗口。而且由于CsPbBr_3量子點的穩(wěn)定性,存儲器的數(shù)據(jù)保持時間和耐擦寫能力也得到改善。經(jīng)過10~7s后,存儲器的兩個狀態(tài)仍然能夠清晰分辨。經(jīng)過200次的擦寫循環(huán),存儲器的性能保持良好。2.利用金納米晶和氧化石墨烯構(gòu)建了基于PbS量子點的雙浮柵存儲器,將氧化石墨烯作為上浮柵旋涂在金納米晶上,能夠降低隧穿層表面的粗糙度。同時,氧化石墨烯本身帶有大量的基團和缺陷,能夠和金納米晶一起俘獲更多的電荷,擴大存儲窗口。由電學(xué)性能測試可知,制備的雙浮柵存儲器在±10V的編程/擦除電壓下,獲得2.02V的存儲窗口。而且,上下浮柵之間的能級差形成較大的勢壘,有利于提高存儲器的數(shù)據(jù)保持時間。實驗結(jié)果也證實,經(jīng)過10~5s后,存儲器的存儲窗口基本保持不變。基于PbS量子點的雙浮柵存儲器由于優(yōu)越的性能,使得其具有非常大的潛力取代傳統(tǒng)浮柵存儲器。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP333
【圖文】：

圖 1-1 存儲器的分類存儲器有多種分類方式，按照用途可分為主存儲器和輔助存儲器；按照讀寫方式可分為只讀存儲器（ROM：ReadOnlyMemory）和隨機讀寫存儲器（RAM：Random Access Memory）; 按照易失性可分為易失性存儲器（Volatile）和非易失性存儲器（Nonvolatile）。在易失性存儲器中，一旦電源斷掉，存儲的信息將很快丟失，除非不斷地對存儲器進行刷新。易失性存儲器中最重要的代表是隨機存取存儲器，其中又分為靜態(tài)隨機存儲器(SRAM：Static RAM)和動態(tài)隨機存儲器（DRAM: Dynamic RAM）。隨機存取存儲器指的是能夠按照需要隨意取出或存入信息，而且存取的速度與存儲單元的位置無關(guān)，讀寫時間相等，但需要不斷提供電壓來保持信息[1,2]。非易失性存儲器則能夠在斷電的情況下依然保持存儲的信息。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，對于非易失性存儲器的市場需求越來越大，無論是民用、企業(yè)還是軍事應(yīng)用，都對非易失性半導(dǎo)體存儲器提出越來越高的要求，所以對于非易失性存儲器的研究越來越重要。非易失性存儲器主要包括只讀存儲器、紫外線可擦除電可編程只讀存儲器（EPROM: Erasable Programmable Read

圖 1-2 2010 年電子行業(yè)中非易失性半導(dǎo)體存儲器各種應(yīng)用占的市場比例如今，柔性和透明性對于未來電子產(chǎn)品尤其重要，如可穿戴的電子產(chǎn)品先進的研究被應(yīng)用到電子領(lǐng)域中的真正實用的柔性技術(shù)[4]。盡管現(xiàn)在硅基存儲器在消費電子產(chǎn)品和存儲器存儲應(yīng)用中扮演著重要角色，但是為了實本、大面積和低功耗的柔性電子產(chǎn)品，近些年的研究重點正從剛性的硅基存儲技術(shù)轉(zhuǎn)移到柔性的非易失性存儲技術(shù)。而且，未來的很長時間內(nèi)，存場將繼續(xù)增長，盡管也許會有一些起伏，但未來的幾年預(yù)計將持續(xù)增加。由于創(chuàng)新驅(qū)動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，一個新的趨勢，包括透明性、柔性和 3-D 技非常具有吸引力，在不久的將來將不斷增長。正如圖 1-3，新的移動設(shè)備創(chuàng)新導(dǎo)致了 NAND 產(chǎn)品的不斷增長。為了滿足這一市場需求，今年早些時 納米節(jié)點技術(shù)正處于上升時期，20 納米節(jié)點技術(shù)正處于向大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)期，10 納米節(jié)點技術(shù)正處于開發(fā)中。此外，未來的市場需要高速操作，甚約 1500MB/s 以滿足大量的數(shù)據(jù)通信[5]。然而，高速操作會導(dǎo)致嚴(yán)重的功和芯片溫度升高，這將危害 NAND 閃存的穩(wěn)定性。因此，操作電壓降低

【相似文獻】

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2 本報記者 姜泓冰;半浮柵晶體管，產(chǎn)業(yè)前景千億元[N];人民日報;2013年

3 記者 吳苡婷;上海科研人員成功研發(fā)出“半浮柵晶體管”[N];上�？萍紙�;2013年

4 本報記者 傅嘉;半浮柵晶體管或引發(fā)芯片材料革命[N];中國證券報;2013年

5 Dick James;納米閃存的今天[N];電子資訊時報;2008年

6 記者 姜泓冰;CPU可以更快更省電[N];人民日報;2013年

7 記者 曹繼軍 顏維琦;我科學(xué)家實現(xiàn)微電子領(lǐng)域重大原始創(chuàng)新[N];光明日報;2013年

8 本報記者 吳苡婷;科研成功往往在想放棄那一瞬間[N];上海科技報;2014年

9 姑蘇飄雪;手機ROM即將翻倍[N];電腦報;2013年

10 中科院微電子所研究員 霍宗亮;我國應(yīng)長期布局新一代存儲技術(shù)[N];中國電子報;2016年

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1 陶凱;先進分柵閃存器件集成制造的整合與優(yōu)化[D];中國科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所）;2006年

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2 王佳;浮柵晶體管中數(shù)據(jù)深度擦除的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2018年

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4 李煥群;基于浮柵型的有機場效應(yīng)光敏晶體管存儲器的研究[D];南京郵電大學(xué);2018年

5 楊濤;基于浮柵MOS管的動態(tài)電路研究[D];安徽理工大學(xué);2018年

6 劉輝;亞微米浮柵型圖像傳感器系統(tǒng)設(shè)計[D];清華大學(xué);2014年

7 包巖;基于光調(diào)控的浮柵型有機場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器研究[D];南京郵電大學(xué);2017年

8 徐文娟;基于小分子浮柵的非易失性有機場效應(yīng)晶體管存儲器的研究[D];南京郵電大學(xué);2016年

9 吳承龍;浮柵結(jié)構(gòu)和鐵電柵介質(zhì)有機場效應(yīng)存儲器件研究[D];蘭州大學(xué);2011年

10 張家龍;基于浮柵技術(shù)的模擬有源濾波器設(shè)計[D];湖南大學(xué);2005年

本文編號：2731632