Подробности Назад

Квантовые колодцы и квантовая флэш-память от 23 декабря 2002 (12:38) Исследователи из Университета города Токио и AMD доложили на IEDM (International Electron Devices Meeting) результаты исследований, касающихся возможности использования технологии так называемого квантового колодца (quantum-well) для создания флэш-памяти нового поколения. В докладе японских и американских ученых излагается одна и та же идея использования квантовых колодцев для сохранения заряда в канале MOSFET в течение длительного времени. При этом носителем заряда становится полупроводник, который в промышленности уже научились использовать достаточно хорошо. Одной из главных проблем для флэш-памяти будущих поколений является размер ячейки. И хотя прогресс, быть может, не так уж и быстро движется в сторону квантового предела размера элемента, но ячейка флэш-памяти, скорее всего, не переживет тот день, когда индустрия шагнет за 65-нм порог. Дело в том, что при размерах элементов менее 65 нм ячейка флэш-памяти становится нестабильной, что приводит или к ее сбою после нескольких циклов перезаписи или к быстрой потере данных, что потребует ее обновления и флэш станет похожа на обычную оперативную память. Чтобы уменьшить размеры ячейки, в свое время предлагалось использовать новые материалы, большая часть на основе азотистых соединений, но были и довольно экзотические составы с плохо изученными свойствами, или использовать новые способы хранения данных. Исследователи же Токио и AMD спросили сами себя: если флэш-память сама по себе изначально является устройством, использующим квантовый эффект (туннелирования через слой оксида), то почему для нормальной работы ячейки ей требуются довольно-таки большие (в наноскопическом масштабе) размеры? Теоретически, возможно создание такой системы, в которой при туннелировании даже нескольких электронов происходит резкое изменение запирающего порогового напряжения, которое можно легко измерить. Ученые из Японии и AMD описали две разные схемы, приводящие к одному и тому же результату. Исследователи из Токио вырастили несколько нанокристаллов кремния с характерным линейным размером порядка 8 нм на тонкой (позволяющей туннелировать) подложке из оксида, а вся структура была дополнительно покрыта более толстым слоем оксида (надо полагать, для изоляции от внешнего мира). Эта структура находится под каналом традиционного FET, а нанокристаллы, выращиваемые в процессе химического замещения паров, образуют как раз те самые квантовые колодцы, о которых говорилось в самом начале сообщения. Но самое интересное то, что по словам японцев, при уменьшении ширины канала под нанокристаллами изменение порогового напряжение становится еще более заметным, и при толщине 5-10 нм достигает значения, которое легко детектируется простыми приборами. Таким образом, в каждом таком квантовом колодце возможно удержание единичных электронов. Похожего результата добилась и AMD, но в несколько другой структуре. Квантовый колодец по версии AMD состоит из нанотрубки из поликристаллического кремния с каплевидным поперечным сечением. Эта нанотрубка проходит по периметру вентиля MOSFET и выполнена между двумя слоями диэлектрика: тонкого, позволяющего электронам туннелировать, и более толстого. AMD подтверждает тот факт, что при уменьшении диаметра нанотрубки значение запирающего порогового напряжения увеличивается, и оптимальное его значение соответствует примерно 2 нм. Кстати, компания сообщает, что сумела увидеть квантовое поведение таких ячеек памяти и подсчитала количество электронов, участвующих в создании запирающей разности потенциалов: около 1000. Вернуться к новостям Версия для печати Прочитать позднее