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來源：全球半導(dǎo)體觀察整理 近日，據(jù)華中科技大學(xué)官網(wǎng)消息，該校材料成形與模具技術(shù)全國重點實驗室教授翟天佑團(tuán)隊在二維高性能浮柵晶體管存儲器方面取得重要進(jìn)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(xiàn)有商業(yè)閃存器件性能對比，其擦寫速度、循環(huán)壽命等關(guān)鍵性能均有提升，為發(fā)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(gòu)成當(dāng)前大容量固態(tài)存儲器發(fā)展的核心元器件。然而，當(dāng)前，商業(yè)閃存內(nèi)硅基浮柵存儲器件所需的擦寫時間約10μs-1ms范圍，遠(yuǎn)低于計算單元CPU的數(shù)據(jù)處理速度(~ns) ，而其循環(huán)耐久性約為105次，也難以滿足頻繁的數(shù)據(jù)交互。隨著計算機數(shù)據(jù)吞吐量的爆發(fā)式增長，突破傳統(tǒng)浮柵晶體管擦寫速度、耐久性等瓶頸，發(fā)展一種可兼顧高速、耐久特性的存儲技術(shù)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(yīng)和界面態(tài)釘扎等問題，是實現(xiàn)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(shù)據(jù)擦寫速度多異常緩慢，鮮有器件可同時實現(xiàn)高速和高循環(huán)耐久性。 針對這一挑戰(zhàn)，該研究團(tuán)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(nèi)獨特的1T/2H金屬-絕緣體相變工程在傳統(tǒng)二維浮柵晶體管器件內(nèi)引入邊緣接觸實現(xiàn)了擦寫速度在10-100ns、循環(huán)耐久性超過3×106次的高性能存儲器件。研究中，團(tuán)隊利用化學(xué)Li+插層手段，對傳統(tǒng)金屬-半導(dǎo)體接觸區(qū)域內(nèi)MoS2進(jìn)行相轉(zhuǎn)變，使其由半導(dǎo)體相（2H）向金屬相（1T）轉(zhuǎn)變，使器件內(nèi)金屬-半導(dǎo)體接觸類型由傳統(tǒng)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(tuán)隊在長期的研究中發(fā)現(xiàn)，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(nèi)通過金-半接觸產(chǎn)生熱電子注入，促進(jìn)浮柵晶體管內(nèi)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(huán)耐久性。 通過對比傳統(tǒng)面接觸電極與新型邊緣接觸，該研究說明了優(yōu)化制備二維浮柵存儲器件內(nèi)金屬-半導(dǎo)體接觸界面對改善其擦寫速度、循環(huán)壽命等關(guān)鍵性能的重要作用。 據(jù)悉，華中科技大學(xué)材料學(xué)院、材料成形與模具技術(shù)全國重點實驗室翟天佑教授團(tuán)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(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》（Nature Communication）雜志在線。 |
