基于GaAs襯底的量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)器編程與擦除特性研究.pdf

1、當(dāng)今信息社會(huì)，更大的儲(chǔ)存容量、更快的讀寫速度、更高的數(shù)據(jù)安全性及更低的功耗是人們對(duì)存儲(chǔ)器性能的要求，這就使得存儲(chǔ)器件的尺寸不斷減小。尺寸減小會(huì)導(dǎo)致漏電增大，數(shù)據(jù)安全性降低，這成為存儲(chǔ)器進(jìn)一步發(fā)展的障礙。使用離散的量子點(diǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的連續(xù)浮柵作為存儲(chǔ)層，因其低操作電壓、低漏電等優(yōu)點(diǎn)近年備受到科研人員的關(guān)注。由于砷化鎵相比傳統(tǒng)的Si襯底具有高速性能和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，因此，基于GaAs襯底的量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)(QDNVM)技術(shù)在下一代非易失性存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)

2、用中會(huì)起到主導(dǎo)作用。本文主要從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)GaAs為襯底的量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)器的特性進(jìn)行了研究。
　　理論方面，①借助Silvaco TCAD仿真軟件，使用熱載流子注入作為編程機(jī)制，通過ATLAS建模研究了襯底材料、隧穿層材料等對(duì)存儲(chǔ)器編程特性的影響，模擬結(jié)果表明相比于傳統(tǒng)的Si襯底材料，使用GaAs襯底材料能獲得更好的編程特性；②通過考慮量子點(diǎn)的庫(kù)倫阻塞效應(yīng)、量子限制效應(yīng)等，利用FN隧穿機(jī)制建立了精確的量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)單元的編

3、程與擦除特性模型，在驗(yàn)證模型正確性的基礎(chǔ)上，利用該模型研究了隧穿層厚度、量子點(diǎn)密度、溫度、柵極電壓等因素對(duì)存儲(chǔ)器編程和擦除特性的影響，仿真結(jié)果表明，溫度越低，柵極電壓越大，隧穿層厚度越小越有利于提高編程與擦除速度。
　　實(shí)驗(yàn)方面，本文采用磁控濺射的方法制備高K材料薄膜，然后采用薄膜凝聚的原理制備Si量子點(diǎn)，制備出Al/ZrO2/Si/ZrO2/GaAs器件單元。采用400℃、500℃、600℃三個(gè)不同的溫度對(duì)器件進(jìn)行快速退火處理，