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超10年存储时长!山东理工大学创新利用二氧化硅缺陷,打造长寿命非易失性存储器

 冲浪靓仔

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11月28日消息,山东理工大学张永晖博士团队取得重大成果,在非易失性存储器领域树里程碑。他们提出新方法,把β-氧化镓中光生空穴存于二氧化硅边界陷阱,分隔电子与空穴,延长载流子寿命,类似浮栅晶体管利用绝缘层存储电荷,还实现器件设计范式创新。

过往追求材料完美,避二氧化硅“缺陷”,此次却利用其边界陷阱达成存储功能,彰显缺陷可“变废为宝”。该成果应用前景广阔:用于数据存储,凭借超10年存储时长可作硬盘存大数据;用于导弹监测,深紫外光写入,导弹过监控区留痕;用于非视距通信,利用深紫外特性,断电等情况信息不丢;用于臭氧空洞监测,在极端站点记录数据。

研究细节上,制备β-氧化镓薄膜晶体管,经系列测试优化。其电学性能优异,开关比超10⁷、亚阈值摆幅192mV/dec等,存储性能稳定可靠,经多测试验证不同状态切换、保持能力及工作速度,展现巨大实用潜力,工作原理基于边界陷阱对空穴捕获与释放。

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回复冲浪靓仔:在擦除阶段,在正栅极偏压的作用之下,栅极电场会促使空穴从边界陷阱中释放,从而恢复器件的初始状态。
回复冲浪靓仔:在保持阶段,所捕获的空穴会稳定地存储在边界陷阱之中,从而能够维持器件的存储状态。
回复冲浪靓仔:该研究成果不仅为构建高性能非易失性光电存储器件提供了一种全新的策略,还展示了如何巧妙地利用材料缺陷实现新的器件功能,为半导体器件的缺陷应用提供了新思路。
回复冲浪靓仔:这证明缺陷不一定都是有害的,在充分了解其物理性质的基础上,可以有效利用缺陷来实现那些“完美”晶体所不能达到的功能。

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