基于H型芴基小分子的双极性有机场效应晶体管存储器

从空间位阻角度出发,设计并合成了H型芴基小分子材料3Ph-TrH,并通过溶液加工方法制备了将其作为电荷捕获层的浮栅型有机场效应晶体管(OFET)存储器.结果表明,该器件的空穴和电子存储窗口分别为31.2和11.6V,实现了基于单个小分子材料的双极性电荷存储.为了提高器件的稳定性,进一步制备了基于3Ph-TrH与聚苯乙烯(PS)掺杂薄膜的浮栅型OFET存储器.测试结果显示,该器件比基于3Ph-TrH作为单组分电荷捕获层的器件具有更高的稳定性和耐受性,在10000s的维持时间测试后,该器件的电流开关比还能维持在1.1×10³.该工作为制备新型双极性电荷存储的OFET存储器提供了一条思路.     

二硫化锡纳米片阻变存储器的制备与性能

采用水热法合成了尺寸为50~100 nm的二硫化锡纳米片,并首次以二硫化锡作为阻变层材料的阻变存储器（Cu/PMMA/SnS₂/Ag,PMMA=聚甲基丙烯酸甲酯）,对其阻变性能进行了研究。结果表明： Cu/PMMA/SnS₂/Ag阻变存储器的开关比约10⁵,耐受性2.7×10³。在上述2项性能指标达到较优水平的同时,开态与关态电压分别仅约为0.28与-0.19 V。     

Cu对用于高速相变存储器的Sb2Te薄膜的结构及相变的影响研究

采用原位X射线衍射仪、拉曼光谱仪和X射线反射仪分别研究了Cu-Sb₂Te 薄膜的微结构、成键结构和结晶前后的密度变化. Sb₂Te薄膜的结晶温度随着Cu含量的增加而增大. 在10 at.%和14 at.% Cu的Sb₂Te薄膜中, Cu与 Te 成键, 结晶相由六方相的Cu₇Te₄、菱形相的Sb及六方相的Sb₂Te构成. 10 at.% 和14 at.% Cu 的Sb₂Te薄膜在结晶前后的厚度变化分别约为3.2%和 4.0%, 均小于传统的Ge₂Sb₂Te₅ (GST)薄膜. 制备了基于Cu-Sb₂Te薄膜的相变存储单元, 并测试了其器件性能. Cu-Sb₂Te器件均能在10 ns的电脉冲下实现可逆SET-RESET操作. SET和RESET操作电压随着Cu含量的增加而减小. 疲劳测试结果显示, Cu 含量为10 at.%和14 at.%的PCRAM单元的循环操作次数分别达到1.3×10⁴和1.5×10⁵, RESET和SET态的电阻比值约为100. Cu-Sb₂Te可以作为应用于高速相变存储器(PCRAM)的候选材料.     

质子与金属布线层核反应对微纳级静态随机存储器单粒子效应的影响分析

金属布线层对微纳级静态随机存储器(static random access memory, SRAM) 质子单粒子效应敏感性的影响值得关注. 利用Geant4针对不同能量(30 MeV, 100 MeV, 200 MeV和500 MeV)的质子与微纳级SRAM器件的核反应过程开展计算, 研究了核反应次级粒子的种类、线性能量传输值(linear energy transfer, LET)及射程情况, 尤其对高LET 值的核反应次级粒子及其射程开展了详细分析. 研究表明, 金属布线层的存在和质子能量的增大为原子序数大于或等于30的重核次级粒子的产生创造了条件, 器件体硅区中原子序数大于60的重核离子来源于质子与钨材料的核反应, 核反应过程中的特殊作用机理会生成原子序数在30至50之间的次级粒子, 且质子能量的增大有助于这种作用机理的发生, 原子序数在30至50之间的次级粒子在器件体硅区的LET值最大约为37 MeV·cm²/mg, 相应射程可达到几微米, 对于阱深在微米量级的微纳级SRAM器件而言, 有引发单粒子闩锁的可能. 研究结果为空间辐射环境中宇航器件的质子单粒子效应研究提供理论支撑.     

中子单粒子效应研究现状及进展

回顾了中子单粒子研究的国内外发展情况,介绍了近几年西北核技术研究所在西安脉冲堆开展的低能中子单粒子效应研究进展。比较了稳态与脉冲工况下中子单粒子效应的异同性;分析了含有SRAM结构器件随着特征尺寸的减小,中子单粒子效应敏感性加剧的物理机制。分析认为目前中子单粒子效应已成为小尺寸大规模互补金属氧化物半导体器件的主要中子效应表现;中子辐射效应研究中,除了位移损伤效应以外还必需重视由中子电离造成的中子单粒子效应。     

基于1,2-二氰基苯/聚合物复合材料的高耐久性有机阻变存储器

本文报道了一种基于1,2-二氰基苯(O-DCB)与聚(3-己基噻吩)(P3HT)复合薄膜的高耐久性有机阻变存储器(ORSM).ORSM表现出非易失型和双极性存储特性,电流开关比(I_on/off)超过10⁴,耐久性高达400次,保持时间为10⁵s,V_set和V_reset分别为-6.9 V和2.6 V.器件的阻变机理是陷阱电荷的俘获与去俘获,即负偏压或正偏压诱导电荷陷阱的填充和抽离过程,导致电荷传输方式的改变,从而产生高低电阻间的切换.器件的高耐久性一方面是由于O-DCB较小的分子尺寸和较好的溶解性形成了均匀分布且稳定的电荷陷阱,另一方面是由于O-DCB较好的分子平面促进了其与P3HT共轭链的相互作用.该研究为高耐久性ORSM的实现提供了一种有效途径,加快了ORSM的商业化应用进程.     

HfO2基铁电薄膜的结构、性能调控及典型器件应用

大数据、物联网和人工智能的快速发展对存储芯片、逻辑芯片和其他电子元器件的性能提出了越来越高的要求.本文介绍了HfO₂基铁电薄膜的铁电性起源,通过掺杂元素改变晶体结构的对称性或引入适量的氧空位来降低相转变的能垒可以增强HfO₂基薄膜的铁电性,在衬底和电极之间引入应力、减小薄膜厚度、构建纳米层结构和降低退火温度等方法也可以稳定铁电相.与钙钛矿氧化物铁电薄膜相比, HfO₂基铁电薄膜具有与现有半导体工艺兼容性更强和在纳米级厚度下铁电性强等优点.铁电存储器件理论上可以达到闪存的存储密度,读写次数超过10¹⁰次,同时具有读写速度快、低操作电压和低功耗等优点.此外,还总结了HfO₂基薄膜在负电容晶体管、铁电隧道结、神经形态计算和反铁电储能等方面的主要研究成果.最后,讨论了HfO₂基铁电薄膜器件当前面临的挑战和未来的机遇.     

Homogeneous interface-type resistance switching in Au/La0.67Ca0.33MnO3/SrTiO3/F:SnO2 heterojunction memories

La0.67Ca0.33MnO3 thin films are fabricated on fluorine-doped tin oxide conducting glass substrates by a pulsed laser deposition technique with SrTiO3 used as a buffer layer. The current-voltage characteristics of the heterojunetions exhibit an asymmetric and resistance switching behaviour. A homogeneous interface-type conduction mechanism is also reported using impedance spectroscopy. The spatial homogeneity of the charge carrier distribution leads to field- induced potential-barrier change at the Au-La0.67Ca0.33MnO3 interface and a concomitant resistance switching effect. The ratio of the high resistance state to the low resistance state is found to be as high as 1.3 x 10^4% by simulating the AC electric field. This colossal resistance switching effect will greatly improve the signal-to-noise ratio in nonvolatile memory applications.     

基于Cu/SiO_x/Al结构的阻变存储器多值特性及机理的研究

采用氧化硅材料构建了Cu/SiOx/Al的三明治结构阻变存储器件.用半导体参数分析仪对其阻变特性进行测量,结果表明其具有明显的阻变特性,并且通过调节限制电流,得到了四个稳定的阻态,各相邻阻态的电阻比大于10,并且具有良好的数据保持能力.在不同温度条件下对各个阻态进行电学测试及拟合,明确了不同阻态的电子传输机理不尽相同:阻态1和阻态2为欧姆传导机制,阻态3为P-F(Pool-Frenkel)发射机制,阻态4为肖特基发射机制.根据电子传输机制,建立了铜细丝导电模型并对Cu/SiOx/Al阻变存储器件各个阻态的电致阻变机制进行解释.