|
來源：全球半導體觀察整理 近日，據華中科技大學官網消息，該校材料成形與模具技術全國重點實驗室教授翟天佑團隊在二維高性能浮柵晶體管存儲器方面取得重要進展，研制了一種具有邊緣接觸特征的新型二維浮柵晶體管器件，與現有商業閃存器件性能對比，其擦寫速度、循環壽命等關鍵性能均有提升，為發展高性能、高密度大容量存儲器件提供了新的思路。 浮柵晶體管作為一種電荷存儲器，是構成當前大容量固態存儲器發展的核心元器件。然而，當前，商業閃存內硅基浮柵存儲器件所需的擦寫時間約10μs-1ms范圍，遠低于計算單元CPU的數據處理速度(~ns) ，而其循環耐久性約為105次，也難以滿足頻繁的數據交互。隨著計算機數據吞吐量的爆發式增長，突破傳統浮柵晶體管擦寫速度、耐久性等瓶頸，發展一種可兼顧高速、耐久特性的存儲技術勢在必行。 二維材料具有原子級厚度和無懸掛鍵表面，在器件集成時可有效避免窄溝道效應和界面態釘扎等問題，是實現高密度集成、高性能閃存器件的理想材料。然而，此前研究中，其數據擦寫速度多異常緩慢，鮮有器件可同時實現高速和高循環耐久性。 針對這一挑戰，該研究團隊提出了一種具有邊緣接觸特征的新型二維浮柵晶體管器件，如圖2所示，利用MoS2材料內獨特的1T/2H金屬-絕緣體相變工程在傳統二維浮柵晶體管器件內引入邊緣接觸實現了擦寫速度在10-100ns、循環耐久性超過3×106次的高性能存儲器件。研究中，團隊利用化學Li+插層手段，對傳統金屬-半導體接觸區域內MoS2進行相轉變，使其由半導體相（2H）向金屬相（1T）轉變，使器件內金屬-半導體接觸類型由傳統的3D/2D面接觸過渡為具有原子級銳利界面的2D/2D型邊緣接觸。 團隊在長期的研究中發現，這種接觸模式可有效避免接觸勢壘釘扎，從而有利于晶體管內通過金-半接觸產生熱電子注入，促進浮柵晶體管內電荷擦寫效率的提升，在7-15V較低的工作電壓和超短的脈沖下完成浮柵電荷的擦寫，保證器件的循環耐久性。 通過對比傳統面接觸電極與新型邊緣接觸，該研究說明了優化制備二維浮柵存儲器件內金屬-半導體接觸界面對改善其擦寫速度、循環壽命等關鍵性能的重要作用。 據悉，華中科技大學材料學院、材料成形與模具技術全國重點實驗室翟天佑教授團隊題為“基于相變邊緣接觸的高速、耐久二維浮柵存儲器”的研究論文已于9月14日發表在國際學術期刊《自然通訊》（Nature Communication）雜志在線。 |
