超快电荷存储原理发现保证了不会引入额外沾污或缺陷

2021-07-27 11:28:40

近日,复旦大学微电子学院教授周鹏团队针对主流电荷存储器技术,发现了硅基闪存技术的原理瓶颈,提供了可以应用于硅材料的器件模型,实现了超快速度,为统一存储器的发展提供了技术途径。相关成果在线发表于《自然—纳米技术》。

闪存自从实现商业化技术后,在量子隧穿机制下工作的硅基闪存编程时间一直在百微秒量级,无法实现对速度有较高要求的内存级应用。量子隧穿机制能否实现更快的速度,成为一个挑战。

周鹏团队从源头出发,首次发现了双三角隧穿势垒超快电荷存储机理,突破传统经验束缚,获得了内存DRAM技术级编程速度。研究人员发现,在存储与擦除的工作过程中,势垒高度决定了电荷隧穿通过的难易程度,栅耦合比决定了栅极控制电压产生的电荷密度,良好界面保证了不会引入额外沾污或缺陷。

研究人员根据此超快电荷存储原理建立了通用器件模型,设计并制备出同时具备三大要素的范德华异质结闪存,采用工业界标准阈值漂移测试和高温加速老化测试方案,验证了20纳秒编程时间和10年数据保持能力;并对器件进行了理论模拟计算,实验数据和理论模拟结果吻合一致。同时,研究人员探讨了三大要素的不同程度缺失导致器件速度衰退的物理机制,为在硅体系中开展应用指出了原则性的研发路径。

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