基于PtS 2 /h-BN/Graphene的浮柵型光電存儲(chǔ)器性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-01-14 12:28
隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨,存儲(chǔ)器是保證計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理和記憶任務(wù)的關(guān)鍵。在各種類型的存儲(chǔ)器中,浮柵型存儲(chǔ)器集成工藝簡(jiǎn)單、電荷保持時(shí)間長,成為非易失性存儲(chǔ)器市場(chǎng)中不可替代的一部分。隨著二維材料的興起,各種新奇的物理現(xiàn)象和機(jī)制逐漸得到發(fā)現(xiàn)和闡述。小尺寸、低能耗的新型二維存儲(chǔ)器也漸漸進(jìn)入人們的視野。在二維尺度下,重新認(rèn)識(shí)浮柵器件中的電荷隧穿機(jī)制并有效控制其隧穿,已成為研究的關(guān)鍵點(diǎn)。本論文構(gòu)筑了一種以二維PtS2作為溝道材料、h-BN作為隧穿絕緣層、石墨烯作為浮柵層的浮柵型存儲(chǔ)器,探究了其隧穿電流控制機(jī)制及存儲(chǔ)性能。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）采用機(jī)械剝離單晶和定點(diǎn)轉(zhuǎn)移的方法堆砌范德華異質(zhì)結(jié)并構(gòu)筑浮柵器件,表征器件的微觀形貌、電勢(shì)分布和界面特點(diǎn):利用AFM確定二維材料的厚度、通過KPFM檢測(cè)各層間接觸后的表面電勢(shì)降、通過TEM對(duì)范德華異質(zhì)結(jié)的界面潔凈度進(jìn)行觀察。（2）在暗態(tài)下對(duì)器件的電存儲(chǔ)性能進(jìn)行探究,轉(zhuǎn)移特性曲線顯示該器件在30 V的柵壓范圍內(nèi),可實(shí)現(xiàn)107的超高開關(guān)比,并能夠在1 ms的柵壓脈沖下完成快速電擦寫任務(wù)。同時(shí),器件在1000 s期間和...
【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
浮柵型存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖
圖 1-1 浮柵型存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖[4]圖 1-2 為浮柵存儲(chǔ)器的工作原理。當(dāng)柵壓為 0 V 時(shí)，器件處于初始狀態(tài)，由于隧穿層勢(shì)壘的阻礙作用，浮柵和溝道間無電荷傳輸，如圖 1-2（a）所示。根據(jù)圖 1-2（b）,當(dāng)通過控制柵極對(duì)晶體管施加電壓時(shí)（Vg > 0 V），由于浮柵和溝道之間存在垂直方向的電勢(shì)差，順著電場(chǎng)方向電子所處的能級(jí)越高，因此隧穿層發(fā)生能帶彎曲，電荷隧穿的勢(shì)壘將大幅度降低。溝道中的多數(shù)載流子可通過 FN 隧穿機(jī)制進(jìn)入浮柵，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的寫入。當(dāng)撤除外界柵壓時(shí)，由于能帶狀態(tài)的回復(fù)，隧穿絕緣層阻礙了浮柵中的電荷回到溝道層，致使電荷長久地保存在浮柵中，并通過靜電耦合對(duì)溝道實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定摻雜，長久改變溝道的電導(dǎo)狀態(tài)，達(dá)到非易失性存儲(chǔ)的目的。圖 1-2（c）為擦除狀態(tài)下的能帶圖，與寫入過程相反，通過施加反向柵壓（Vg < 0 V），浮柵中被困住的電荷獲得反向隧穿的能量，隧穿回到溝道中，使得溝道電導(dǎo)狀態(tài)回復(fù)，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的擦除[4]。
圖 1-1 浮柵型存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖[4]圖 1-2 為浮柵存儲(chǔ)器的工作原理。當(dāng)柵壓為 0 V 時(shí)，器件處于初始狀態(tài)，由于隧穿層勢(shì)壘的阻礙作用，浮柵和溝道間無電荷傳輸，如圖 1-2（a）所示。根據(jù)圖 1-2（b）,當(dāng)通過控制柵極對(duì)晶體管施加電壓時(shí)（Vg > 0 V），由于浮柵和溝道之間存在垂直方向的電勢(shì)差，順著電場(chǎng)方向電子所處的能級(jí)越高，因此隧穿層發(fā)生能帶彎曲，電荷隧穿的勢(shì)壘將大幅度降低。溝道中的多數(shù)載流子可通過 FN 隧穿機(jī)制進(jìn)入浮柵，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的寫入。當(dāng)撤除外界柵壓時(shí)，由于能帶狀態(tài)的回復(fù)，隧穿絕緣層阻礙了浮柵中的電荷回到溝道層，致使電荷長久地保存在浮柵中，并通過靜電耦合對(duì)溝道實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定摻雜，長久改變溝道的電導(dǎo)狀態(tài)，達(dá)到非易失性存儲(chǔ)的目的。圖 1-2（c）為擦除狀態(tài)下的能帶圖，與寫入過程相反，通過施加反向柵壓（Vg < 0 V），浮柵中被困住的電荷獲得反向隧穿的能量，隧穿回到溝道中，使得溝道電導(dǎo)狀態(tài)回復(fù)，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的擦除[4]。
本文編號(hào)：2976861
【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
浮柵型存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖
圖 1-1 浮柵型存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖[4]圖 1-2 為浮柵存儲(chǔ)器的工作原理。當(dāng)柵壓為 0 V 時(shí)，器件處于初始狀態(tài)，由于隧穿層勢(shì)壘的阻礙作用，浮柵和溝道間無電荷傳輸，如圖 1-2（a）所示。根據(jù)圖 1-2（b）,當(dāng)通過控制柵極對(duì)晶體管施加電壓時(shí)（Vg > 0 V），由于浮柵和溝道之間存在垂直方向的電勢(shì)差，順著電場(chǎng)方向電子所處的能級(jí)越高，因此隧穿層發(fā)生能帶彎曲，電荷隧穿的勢(shì)壘將大幅度降低。溝道中的多數(shù)載流子可通過 FN 隧穿機(jī)制進(jìn)入浮柵，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的寫入。當(dāng)撤除外界柵壓時(shí)，由于能帶狀態(tài)的回復(fù)，隧穿絕緣層阻礙了浮柵中的電荷回到溝道層，致使電荷長久地保存在浮柵中，并通過靜電耦合對(duì)溝道實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定摻雜，長久改變溝道的電導(dǎo)狀態(tài)，達(dá)到非易失性存儲(chǔ)的目的。圖 1-2（c）為擦除狀態(tài)下的能帶圖，與寫入過程相反，通過施加反向柵壓（Vg < 0 V），浮柵中被困住的電荷獲得反向隧穿的能量，隧穿回到溝道中，使得溝道電導(dǎo)狀態(tài)回復(fù)，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的擦除[4]。
圖 1-1 浮柵型存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖[4]圖 1-2 為浮柵存儲(chǔ)器的工作原理。當(dāng)柵壓為 0 V 時(shí)，器件處于初始狀態(tài)，由于隧穿層勢(shì)壘的阻礙作用，浮柵和溝道間無電荷傳輸，如圖 1-2（a）所示。根據(jù)圖 1-2（b）,當(dāng)通過控制柵極對(duì)晶體管施加電壓時(shí)（Vg > 0 V），由于浮柵和溝道之間存在垂直方向的電勢(shì)差，順著電場(chǎng)方向電子所處的能級(jí)越高，因此隧穿層發(fā)生能帶彎曲，電荷隧穿的勢(shì)壘將大幅度降低。溝道中的多數(shù)載流子可通過 FN 隧穿機(jī)制進(jìn)入浮柵，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的寫入。當(dāng)撤除外界柵壓時(shí)，由于能帶狀態(tài)的回復(fù)，隧穿絕緣層阻礙了浮柵中的電荷回到溝道層，致使電荷長久地保存在浮柵中，并通過靜電耦合對(duì)溝道實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定摻雜，長久改變溝道的電導(dǎo)狀態(tài)，達(dá)到非易失性存儲(chǔ)的目的。圖 1-2（c）為擦除狀態(tài)下的能帶圖，與寫入過程相反，通過施加反向柵壓（Vg < 0 V），浮柵中被困住的電荷獲得反向隧穿的能量，隧穿回到溝道中，使得溝道電導(dǎo)狀態(tài)回復(fù)，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的擦除[4]。
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