GeSi复合量子点MOSFET结构存储器解析.ppt

Ge/Si复合量子点MOSFET结构存储器 纳米量子点结构存储器作为新一代信息存储器件引起了人们广泛的研究兴趣。与传统的浮栅MOSFET结构存储器相比,纳米量子点MOSFET结构存储器具有更高的器件密度、集成度、更低的功率损耗和更长的电荷存储时间和更短的编程时间。 简介： Ge/Si复合量子点的形貌结构与性质: Ge/Si复合量子点是由Si和Ge元素组成的半导体纳米颗粒，属于零维纳米材料，尺寸大约在2-10nm。由于它在三维尺寸空间被限制到极小的临界尺寸，像一个点，所以被称为Ge/Si复合量子点。 它的性质主要有量子限域效应，表面效应，宏观量子隧道效应，库伦阻塞效应。 由于Ge的禁带宽度小于Si的禁带宽度,从而Ge/Si复合量子点与周围环境形成的是台阶状的复合势垒。 传统浮栅MOSFET结构存储器: 如图所示为传统的浮栅MOSFET结构存储器。它利用了浮栅带电子与否对阈值电压造成的变化来记录二值信息，阈值电压不变代表一种信息，阈值电压变大代表另外一种信息。 这种传统器件的缺点是，它的器件尺寸相比量子点MOSFET结构存储器尺寸大很多，而且功耗大，不利于大规模集成电路系统集成。它的最大的一个缺点就是编程时间和电荷存储时间之间的矛盾，理想的情况是电荷存储时间更长而编程时间更短。 Ge/Si复合量子点MOSFET结构存储器: 如图所示为Ge/Si复合量子点MOSFET结构存储器。从图可以看出，它的结构与与前面介绍的传统浮栅MOSFET结构存储器很相似，区别在于浮栅变成了单个量子点，所以它的工作原理也与传统浮栅MOSFET结构存储器工作原理大体一致，区别在于由量子点引起的变化。 由于量子点的库伦阻塞效应，这个量子点可以看成一个库伦岛，也就是说这个量子点只能容纳一个电子，无论充电时间有多长，从而由它引起的阈值电压变化是分立值。 Ge/Si复合量子点MOSFET结构存储器性能分析: 存储器件最重要两个性能就是编程时间长度和电荷存储时间长度。由对前面的传统浮栅MOSFET结构存储器的分析可知，对于传统结构，不是编程时间短电荷存储时间短就是编程时间长电荷存储时间也长，这与理想的性能相背离。对于Ge/Si复合量子点MOSFET结构存储器，由于Ge/Si复合量子点的台阶状的复合隧穿势垒（如图），这两个时间长度的矛盾可以得到很好的解决。 我的想法： 从图中可以看出，当量子点离沟道比较近时（左图），量子点中的电子才可能因为近距离产生的库伦阻塞作用排斥P半导体中的电子来到沟道形成N沟道，才可能使得阈值电压变大。所以当量子点的位置控制不当而使得量子点离沟道比较远时（右图），一个电子在远距离产生的电场几乎不会引起到阈值电压的变化，这样就失去了存储器应有的存储信息的功能。所以我觉得在制造量子点MOSFET结构存储器中控制量子点位置的工艺是非常关键的一个方面。 谢谢大家！