Память на самоформирующихся проводящих наноструктурах

Предложена энергонезависимая электрически перепрограммируемая память на самоформирующихся проводящих наноструктурах, основанная на явлении электроформовки в открытых «сэндвич»-МДМ-структурах. Проводящая среда (слой, обогащённый Si) образуется на поверхности свободного торца плёнки диэлектрика (SiO2) в высоком электрическом поле за счёт деструкции молекул SiO2 под действием потока электронов. Информация кодируется величиной туннельного тока через изолирующий зазор шириной h между катодом и проводящей средой (наноструктурой). h может изменяться в диапазоне нескольких нанометров путём приложения к МДМ-структуре импульсов напряжения определённой длительности и амплитуды, большей порогового значения Uth ≈ 3 В. Неразрушающее считывание обеспечивается измерением тока при напряжениях, меньше порогового. Разработаны, изготовлены и испытаны 4 варианта конструкции элемента памяти, последний из которых обладает уникальным сочетанием технических характеристик (см. ниже).

Память на самоформирующихся проводящих наноструктурах
Схематическое изображение открытой «сэндвич»-МДМ-структуры после электроформовки: 1 – край верхнего электрода из вольфрама; 2 – слой SiO2 (толщина d=15 – 25 нм); 3 – свободный торец SiO2 (изолирующая щель); 4 – нижний электрод из нитрида титана; 5 – проводящая среда (наноструктура); 6 – изолирующий зазор переменной ширины h.

Основные характеристики памяти

Высокая радиационная стойкость: допустимая накопленная доза составляет более 1 Мрад. Высокая термическая стойкость: информация в матрицах сохраняется при температурах более 200 ºС. Высокое быстродействие: время записи информации в ячейку может составлять порядка 10 нс. Простота и высокая надёжность считывания информации: отношение токов высоко- и низкопроводящего состояний может составлять 103 – 105. Согласованность с кремниевой технологией: при изготовлении матрицы памяти используются только процессы стандартной кремниевой технологии, поэтому, а) матрица памяти может быть относительно легко изготовлена на одном чипе со схемами управления; б) для изготовления запоминающего устройства могут быть использованы стандартное технологическое оборудование. Потенциально высокая плотность записи информации: собственно элемент памяти реально является наноструктурой и занимает площадь 10 – 100 нм2.


Мордвинцев В. М., Кудрявцев С. Е., Левин В. Л. Электроформовка как процесс самоформирования проводящих наноструктур для элементов энергонезависимой электрически перепрограммируемой памяти // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. № 1-2. С. 174-182.

Мордвинцев В. М., Кудрявцев С. Е. Исследование электрических характеристик элементов памяти на самоформирующихся проводящих наноструктурах в виде открытой «сэндвич»-структуры TiNSiO2W // Микроэлектроника. 2013. Т. 42. № 2. С. 93-104.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.