量子ドットにおけるクローン閉塞現象を利用した双安定状態の発現に関する研究

利用量子点克隆闭合现象表达双稳态的研究

基本信息

批准号：
10875068
负责人：
平本俊郎
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,シリコンナノ結晶におけるクーロンブロッケード現象を利用したメモリデバイスを実現するための基礎研究を目的とする.実際にシリコンドットを多数有するMOSFETを作製し,ヒステリシス特性をもつメモリデバイス動作を室温で観測することに成功した.また,クーロンブロッケード現象とメモリ特性のばらつきとの関係についても検討を行った.作製したメモリデバイスは,極めて細いMOSFETチャネル上に薄いトンネル酸化膜,多数のシリコンナノ結晶(ドット),厚い酸化膜,およびゲート電極を有している.ゲートに正のパルス電圧を印加すると,チャネル中の電子がトンネル酸化膜を介してシリコンドットに注入されそこに止まるので,MOSFETのしきい値電圧が正の方向にシフトする.一方,ゲートに負の電圧を印加するとドット中の電子はチャネルに逃げ,しきい値電圧は元に戻る.これがメモリ動作(ヒステリシス)の原理である.室温においてメモリ動作を確認した.また,MOSFETのチャネル幅が細くなるほど,しきい値電圧のシフト量は大きくなるが,同時にシフトのばらつきも大きくなることがわかった.これは,シリコンドットの分布のランダムさが原因である.一方,クーロンブロッケードによるシリコンドット中の電子数をシミュレーションにより求め,ドットサイズのばらつきが大きい場合は,ドット中の電子数の制御が困難となることを明らかにした.従って,シリコンドットを有するMOSFETメモリにおいては,ドットの分布およびサイズの制御が極めて重要であることを示した.

本研究的目的是实现利用硅纳米晶体中的库仑阻塞现象的存储器件的基础研究。我们实际制造了具有大量硅点的MOSFET，并演示了具有磁滞特性的存储器件在室温下的操作我们还研究了库仑阻塞现象与记忆特性变化之间的关系。所制造的存储器件具有薄的隧道氧化膜、许多硅纳米晶体（点）、厚的氧化膜以及极窄的 MOSFET 沟道上的栅电极。当向栅极施加正脉冲电压时，沟道中的电子通过隧道氧化膜注入硅点并在那里停止，导致MOSFET的阈值电压向正方向移动。另一方面，当向栅极施加负电压时，点中的电子逃逸到沟道，阈值电压恢复到其原始值，这就是存储器操作的原理（滞后）。结果发现，随着沟道宽度变窄，阈值电压偏移量增加，但同时偏移的变化也增加。这是由于硅点的数量所致。这是由于布料的随机性造成的。另一方面，我们通过模拟计算了由于库仑封锁而导致的硅点中的电子数量，发现当点尺寸变化时，很难控制点中的电子数量因此，事实证明，控制点的分布和尺寸对于具有硅点的MOSFET存储器来说是极其重要的。