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科學家發(fā)現(xiàn)超快電荷存儲機理為統(tǒng)一存儲器的發(fā)展提供技術途徑

2021-06-10 09:28:02 來源：中國科學報

近日，復旦大學微電子學院教授周鵬團隊針對主流電荷存儲器技術，發(fā)現(xiàn)了硅基閃存技術的原理瓶頸，提供了可以應用于硅材料的器件模型，實現(xiàn)了超快速度，為統(tǒng)一存儲器的發(fā)展提供了技術途徑。相關成果在線發(fā)表于《自然—納米技術》。

閃存自從實現(xiàn)商業(yè)化技術后，在量子隧穿機制下工作的硅基閃存編程時間一直在百微秒量級，無法實現(xiàn)對速度有較高要求的內(nèi)存級應用。量子隧穿機制能否實現(xiàn)更快的速度，成為一個挑戰(zhàn)。

周鵬團隊從源頭出發(fā)，首次發(fā)現(xiàn)了雙三角隧穿勢壘超快電荷存儲機理，突破傳統(tǒng)經(jīng)驗束縛，獲得了內(nèi)存DRAM技術級編程速度。研究人員發(fā)現(xiàn)，在存儲與擦除的工作過程中，勢壘高度決定了電荷隧穿通過的難易程度，柵耦合比決定了柵極控制電壓產(chǎn)生的電荷密度，良好界面保證了不會引入額外沾污或缺陷。

研究人員根據(jù)此超快電荷存儲原理建立了通用器件模型，設計并制備出同時具備三大要素的范德華異質(zhì)結(jié)閃存，采用工業(yè)界標準閾值漂移測試和高溫加速老化測試方案，驗證了20納秒編程時間和10年數(shù)據(jù)保持能力；并對器件進行了理論模擬計算，實驗數(shù)據(jù)和理論模擬結(jié)果吻合一致。同時，研究人員探討了三大要素的不同程度缺失導致器件速度衰退的物理機制，為在硅體系中開展應用指出了原則性的研發(fā)路徑。

標簽：電荷存儲機理量子隧穿雙三角硅材料