發(fā)布時間：2021-01-14 12:28

　　隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨,存儲器是保證計算機進行信息處理和記憶任務的關鍵。在各種類型的存儲器中,浮柵型存儲器集成工藝簡單、電荷保持時間長,成為非易失性存儲器市場中不可替代的一部分。隨著二維材料的興起,各種新奇的物理現(xiàn)象和機制逐漸得到發(fā)現(xiàn)和闡述。小尺寸、低能耗的新型二維存儲器也漸漸進入人們的視野。在二維尺度下,重新認識浮柵器件中的電荷隧穿機制并有效控制其隧穿,已成為研究的關鍵點。本論文構(gòu)筑了一種以二維PtS₂作為溝道材料、h-BN作為隧穿絕緣層、石墨烯作為浮柵層的浮柵型存儲器,探究了其隧穿電流控制機制及存儲性能。論文的主要研究內(nèi)容如下:（1）采用機械剝離單晶和定點轉(zhuǎn)移的方法堆砌范德華異質(zhì)結(jié)并構(gòu)筑浮柵器件,表征器件的微觀形貌、電勢分布和界面特點:利用AFM確定二維材料的厚度、通過KPFM檢測各層間接觸后的表面電勢降、通過TEM對范德華異質(zhì)結(jié)的界面潔凈度進行觀察。（2）在暗態(tài)下對器件的電存儲性能進行探究,轉(zhuǎn)移特性曲線顯示該器件在30 V的柵壓范圍內(nèi),可實現(xiàn)10⁷的超高開關比,并能夠在1 ms的柵壓脈沖下完成快速電擦寫任務。同時,器件在1000 s期間和... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

浮柵型存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-1 浮柵型存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖[4]圖 1-2 為浮柵存儲器的工作原理。當柵壓為 0 V 時，器件處于初始狀態(tài)，由于隧穿層勢壘的阻礙作用，浮柵和溝道間無電荷傳輸，如圖 1-2（a）所示。根據(jù)圖 1-2（b）,當通過控制柵極對晶體管施加電壓時（Vg > 0 V），由于浮柵和溝道之間存在垂直方向的電勢差，順著電場方向電子所處的能級越高，因此隧穿層發(fā)生能帶彎曲，電荷隧穿的勢壘將大幅度降低。溝道中的多數(shù)載流子可通過 FN 隧穿機制進入浮柵，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的寫入。當撤除外界柵壓時，由于能帶狀態(tài)的回復，隧穿絕緣層阻礙了浮柵中的電荷回到溝道層，致使電荷長久地保存在浮柵中，并通過靜電耦合對溝道實現(xiàn)穩(wěn)定摻雜，長久改變溝道的電導狀態(tài)，達到非易失性存儲的目的。圖 1-2（c）為擦除狀態(tài)下的能帶圖，與寫入過程相反，通過施加反向柵壓（Vg < 0 V），浮柵中被困住的電荷獲得反向隧穿的能量，隧穿回到溝道中，使得溝道電導狀態(tài)回復，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的擦除[4]。

圖 1-1 浮柵型存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖[4]圖 1-2 為浮柵存儲器的工作原理。當柵壓為 0 V 時，器件處于初始狀態(tài)，由于隧穿層勢壘的阻礙作用，浮柵和溝道間無電荷傳輸，如圖 1-2（a）所示。根據(jù)圖 1-2（b）,當通過控制柵極對晶體管施加電壓時（Vg > 0 V），由于浮柵和溝道之間存在垂直方向的電勢差，順著電場方向電子所處的能級越高，因此隧穿層發(fā)生能帶彎曲，電荷隧穿的勢壘將大幅度降低。溝道中的多數(shù)載流子可通過 FN 隧穿機制進入浮柵，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的寫入。當撤除外界柵壓時，由于能帶狀態(tài)的回復，隧穿絕緣層阻礙了浮柵中的電荷回到溝道層，致使電荷長久地保存在浮柵中，并通過靜電耦合對溝道實現(xiàn)穩(wěn)定摻雜，長久改變溝道的電導狀態(tài)，達到非易失性存儲的目的。圖 1-2（c）為擦除狀態(tài)下的能帶圖，與寫入過程相反，通過施加反向柵壓（Vg < 0 V），浮柵中被困住的電荷獲得反向隧穿的能量，隧穿回到溝道中，使得溝道電導狀態(tài)回復，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的擦除[4]。


本文編號：2976861