室温全电可操作的InAsGaAs量子点存储器.pdfVIP

第27卷第2期 半导体学报 V01．27NO．2 SEMICoNDUCTC}RS Feb．，2006 2006年2月 CHINESEJOURNALOF 杜军1，+王卿璞1BaloccoC2 AM2 Song (1山东大学物理与微电子学院，济南250100) andElectronic ofManchester，ManchesterM601QD，UK) (2SchoolofElectrical Engineering，University 完全由栅极电压来控制其存储状态．在室温下通过对InAs／GaAs量子点存储器的延滞回线、偏压降温C-V等特性 的实时测试，证明了其存储机理是由量子点层的深能级引起的，而并非是由量子点本征能级的充、放电所造成的． 关键词：InAs／GaAs量子点；存储器；偏压降温；深能级 PACe：7320D 中图分类号：0472．4 文献标识码：A 文章编号：0253-4177(2006)02-0363-05 1 引言 由于量子点中的载流子在三个维度方向都受到 虽然可以在室温下工作，但其放电过程仍然需要借 强的限制，使得该结构中的能级产生分立，从而使量 助光激发才能实现，没有完全实现室温下全电可操 子点具有了与原子相类似的性质，因此，人们通常又 作的量子点存储效应．从实用角度来说，既能在室温 把量子点称为“人造原子”．正是由于它所具有的一 下工作，又能全电操作的量子点存储器才是最重要 系列独特的性质，近年来，量子点已经被广泛应用到 的．我们报道的器件克服了以上的缺点和不足，同时 量子点红外光电探测器[1]、激光器[2’3]、光波导[4]、单具有室温、全电操作两大优点，具有非常好的应用前 景． 电子存储器[5]、单电子电荷耦合器件[6]、量子点存储 器[73等光子、电子器件领域． 对于存储器来说，最简单的结构也许就是把量 2 实验方法 子点与二维电子气(2DEG)紧靠着放在同一结构 中，通过调节栅极电压，控制二维电子气对量子点层 2．1样品结构 进行充、放电，形成两种不同的状态[8’9]，达到存储 信息的目的．当二维电子气对量子点层充电时，这既 图1给出了样品的结构及导带结构示意图．该 降低了二维电子气的密度，又增强了充电的量子点 层对二维电子气的库仑散射作用．因此通过测量源- mobility 漏之间的电流就可以获得存储器的存储状态．这种 的．该结构是用固态源分子束外延(MBE)系统按照 基于量子点层的存储器具有传统存储器件所不能比 如下顺序生长的：首先在GaAs衬底上外延生长 拟的优点：工作电流小、功耗远低于传统存储器；有 em。2的Si 相对独立的存储单元，不会影响其他存储单元的存 Ga0．67As层，浓度为3×10128掺杂层(8一 储效应‘10|． doping)；6nm的AIo．33-Gao．67 尽管量子点存储器的研究取得了很大进展，但 是目前大多数器件只能工作在低温下，比如Yusa 等人[11]所报道的含有InAs量子点层的GaAs／n．A1033Ga067As限制层和5nmGaAs盖层．室温霍尔 A1GaAs FET结构的存储器只有在4．2K时才有存测试得到二维电子气的密度和迁移率分别为1