GeSi復(fù)合量子點MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器

Ge/Si復(fù)合量子點MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器

納米量子點結(jié)構(gòu)存儲器作為新一代信息存儲器件引起了人們廣泛的研究興趣。與傳統(tǒng)的浮柵MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器相比,納米量子點MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器具有更高的器件密度、集成度、更低的功率損耗和更長的電荷存儲時間和更短的編程時間。簡介：Ge/Si復(fù)合量子點的形貌結(jié)構(gòu)與性質(zhì):Ge/Si復(fù)合量子點是由Si和Ge元素組成的半導(dǎo)體納米顆粒，屬于零維納米材料，尺寸大約在2-10nm。由于它在三維尺寸空間被限制到極小的臨界尺寸，像一個點，所以被稱為Ge/Si復(fù)合量子點。

它的性質(zhì)主要有量子限域效應(yīng)，表面效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)，庫倫阻塞效應(yīng)。

由于Ge的禁帶寬度小于Si的禁帶寬度,從而Ge/Si復(fù)合量子點與周圍環(huán)境形成的是臺階狀的復(fù)合勢壘。傳統(tǒng)浮柵MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器:如圖所示為傳統(tǒng)的浮柵MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器。它利用了浮柵帶電子與否對閾值電壓造成的變化來記錄二值信息，閾值電壓不變代表一種信息，閾值電壓變大代表另外一種信息。

這種傳統(tǒng)器件的缺點是，它的器件尺寸相比量子點MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器尺寸大很多，而且功耗大，不利于大規(guī)模集成電路系統(tǒng)集成。它的最大的一個缺點就是編程時間和電荷存儲時間之間的矛盾，理想的情況是電荷存儲時間更長而編程時間更短。Ge/Si復(fù)合量子點MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器:如圖所示為Ge/Si復(fù)合量子點MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器。從圖可以看出，它的結(jié)構(gòu)與與前面介紹的傳統(tǒng)浮柵MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器很相似，區(qū)別在于浮柵變成了單個量子點，所以它的工作原理也與傳統(tǒng)浮柵MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器工作原理大體一致，區(qū)別在于由量子點引起的變化。

由于量子點的庫倫阻塞效應(yīng)，這個量子點可以看成一個庫倫島，也就是說這個量子點只能容納一個電子，無論充電時間有多長，從而由它引起的閾值電壓變化是分立值。Ge/Si復(fù)合量子點MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器性能分析:

存儲器件最重要兩個性能就是編程時間長度和電荷存儲時間長度。由對前面的傳統(tǒng)浮柵MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器的分析可知，對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不是編程時間短電荷存儲時間短就是編程時間長電荷存儲時間也長，這與理想的性能相背離。對于Ge/Si復(fù)合量子點MOSFET結(jié)構(gòu)存儲器，由于Ge/Si復(fù)合量子點的臺階狀的復(fù)合隧穿勢壘（如圖），這兩個時間長度的矛盾可以得到很好的解決。我的想法：

從圖中可以看出，當(dāng)量子點離溝道比較近時（左圖），量子點中的電子才可能因為近距離產(chǎn)生的庫倫阻塞作用排斥P半導(dǎo)體中的電子來到溝道形成N溝道，才可能使得閾值電壓變大。所以當(dāng)量子點的位置控制不當(dāng)而使得量子點離溝道比較遠時（右圖），一個電子在遠距離產(chǎn)生的電場幾乎不會引起到閾值電壓的變化，這樣就失去了存儲