基于PtS 2 /h-BN/Graphene的浮栅型光电存储器性能研究
发布时间：2021-01-14 12:28
随着大数据时代的来临,存储器是保证计算机进行信息处理和记忆任务的关键。在各种类型的存储器中,浮栅型存储器集成工艺简单、电荷保持时间长,成为非易失性存储器市场中不可替代的一部分。随着二维材料的兴起,各种新奇的物理现象和机制逐渐得到发现和阐述。小尺寸、低能耗的新型二维存储器也渐渐进入人们的视野。在二维尺度下,重新认识浮栅器件中的电荷隧穿机制并有效控制其隧穿,已成为研究的关键点。本论文构筑了一种以二维PtS2作为沟道材料、h-BN作为隧穿绝缘层、石墨烯作为浮栅层的浮栅型存储器,探究了其隧穿电流控制机制及存储性能。论文的主要研究内容如下:（1）采用机械剥离单晶和定点转移的方法堆砌范德华异质结并构筑浮栅器件,表征器件的微观形貌、电势分布和界面特点:利用AFM确定二维材料的厚度、通过KPFM检测各层间接触后的表面电势降、通过TEM对范德华异质结的界面洁净度进行观察。（2）在暗态下对器件的电存储性能进行探究,转移特性曲线显示该器件在30 V的栅压范围内,可实现107的超高开关比,并能够在1 ms的栅压脉冲下完成快速电擦写任务。同时,器件在1000 s期间和...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
浮栅型存储器的结构示意图
图 1-1 浮栅型存储器的结构示意图[4]图 1-2 为浮栅存储器的工作原理。当栅压为 0 V 时，器件处于初始状态，由于隧穿层势垒的阻碍作用，浮栅和沟道间无电荷传输，如图 1-2（a）所示。根据图 1-2（b）,当通过控制栅极对晶体管施加电压时（Vg > 0 V），由于浮栅和沟道之间存在垂直方向的电势差，顺着电场方向电子所处的能级越高，因此隧穿层发生能带弯曲，电荷隧穿的势垒将大幅度降低。沟道中的多数载流子可通过 FN 隧穿机制进入浮栅，实现了数据的写入。当撤除外界栅压时，由于能带状态的回复，隧穿绝缘层阻碍了浮栅中的电荷回到沟道层，致使电荷长久地保存在浮栅中，并通过静电耦合对沟道实现稳定掺杂，长久改变沟道的电导状态，达到非易失性存储的目的。图 1-2（c）为擦除状态下的能带图，与写入过程相反，通过施加反向栅压（Vg < 0 V），浮栅中被困住的电荷获得反向隧穿的能量，隧穿回到沟道中，使得沟道电导状态回复，即可实现数据的擦除[4]。
图 1-1 浮栅型存储器的结构示意图[4]图 1-2 为浮栅存储器的工作原理。当栅压为 0 V 时，器件处于初始状态，由于隧穿层势垒的阻碍作用，浮栅和沟道间无电荷传输，如图 1-2（a）所示。根据图 1-2（b）,当通过控制栅极对晶体管施加电压时（Vg > 0 V），由于浮栅和沟道之间存在垂直方向的电势差，顺着电场方向电子所处的能级越高，因此隧穿层发生能带弯曲，电荷隧穿的势垒将大幅度降低。沟道中的多数载流子可通过 FN 隧穿机制进入浮栅，实现了数据的写入。当撤除外界栅压时，由于能带状态的回复，隧穿绝缘层阻碍了浮栅中的电荷回到沟道层，致使电荷长久地保存在浮栅中，并通过静电耦合对沟道实现稳定掺杂，长久改变沟道的电导状态，达到非易失性存储的目的。图 1-2（c）为擦除状态下的能带图，与写入过程相反，通过施加反向栅压（Vg < 0 V），浮栅中被困住的电荷获得反向隧穿的能量，隧穿回到沟道中，使得沟道电导状态回复，即可实现数据的擦除[4]。
本文编号：2976861
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
浮栅型存储器的结构示意图
图 1-1 浮栅型存储器的结构示意图[4]图 1-2 为浮栅存储器的工作原理。当栅压为 0 V 时，器件处于初始状态，由于隧穿层势垒的阻碍作用，浮栅和沟道间无电荷传输，如图 1-2（a）所示。根据图 1-2（b）,当通过控制栅极对晶体管施加电压时（Vg > 0 V），由于浮栅和沟道之间存在垂直方向的电势差，顺着电场方向电子所处的能级越高，因此隧穿层发生能带弯曲，电荷隧穿的势垒将大幅度降低。沟道中的多数载流子可通过 FN 隧穿机制进入浮栅，实现了数据的写入。当撤除外界栅压时，由于能带状态的回复，隧穿绝缘层阻碍了浮栅中的电荷回到沟道层，致使电荷长久地保存在浮栅中，并通过静电耦合对沟道实现稳定掺杂，长久改变沟道的电导状态，达到非易失性存储的目的。图 1-2（c）为擦除状态下的能带图，与写入过程相反，通过施加反向栅压（Vg < 0 V），浮栅中被困住的电荷获得反向隧穿的能量，隧穿回到沟道中，使得沟道电导状态回复，即可实现数据的擦除[4]。
图 1-1 浮栅型存储器的结构示意图[4]图 1-2 为浮栅存储器的工作原理。当栅压为 0 V 时，器件处于初始状态，由于隧穿层势垒的阻碍作用，浮栅和沟道间无电荷传输，如图 1-2（a）所示。根据图 1-2（b）,当通过控制栅极对晶体管施加电压时（Vg > 0 V），由于浮栅和沟道之间存在垂直方向的电势差，顺着电场方向电子所处的能级越高，因此隧穿层发生能带弯曲，电荷隧穿的势垒将大幅度降低。沟道中的多数载流子可通过 FN 隧穿机制进入浮栅，实现了数据的写入。当撤除外界栅压时，由于能带状态的回复，隧穿绝缘层阻碍了浮栅中的电荷回到沟道层，致使电荷长久地保存在浮栅中，并通过静电耦合对沟道实现稳定掺杂，长久改变沟道的电导状态，达到非易失性存储的目的。图 1-2（c）为擦除状态下的能带图，与写入过程相反，通过施加反向栅压（Vg < 0 V），浮栅中被困住的电荷获得反向隧穿的能量，隧穿回到沟道中，使得沟道电导状态回复，即可实现数据的擦除[4]。
本文编号：2976861
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