[发明专利]一种可用于存储单元的多层量子点结构浮置栅

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于存储单元的多层量子点结构浮置栅，及基于该多层 量子点结构浮置栅的抗辐射非易失性存储器和微磁性传感器。

背景技术

从固态电子存储器的功能来看，可分为挥发性(volatile)和非挥发性 (nonvolatile)两类。以动态随机存储器(DRAM)为代表的挥发性存储器，由于其 速度相对较快，价格较便宜而广泛地应用于电子计算机的内存。但是在这类存 储器中，随着集成度由512Mbit到1GBit的不断提高，功耗会急剧增加，从 而几乎占用了计算机待机时的总功耗。另一方面，由于DRAM的挥发性，每 当计算机开启使用和结束关闭时，存储器中的信息必须从硬盘中读取和再存 入，不但增加了计算机的开启和关闭时间，还限制了在某些场合的应用。

为了提高计算机性能，现使用非挥发性的存储器代替DRAM应用于计算 机中。现大多使用以浮置栅MOSFET为基本单元的Flash存储器，其为由存储 在栅极中的电荷的静电势来控制场效应管的沟道电流以达到存储信息的目的。 由于该类存储器件工作需要高灵敏度的电场和严格的漏电控制，以延长存储时 间，这就必需增加隧穿栅的厚度，而栅介质层厚度的增加会导致控制电压的提 高，从而降低了存取的速度。

为了解决非挥发性的存储器存在的功耗、速度和制备困难等的综合性矛 盾，科学家从新材料、新结构和新技术等多个方面探索制备存储器件的新途径。 例如，使用基于半导体纳米硅量子点来构建半导体非挥发性浮置栅纳米存储器 的纳米硅量子点库仑阻塞效应的量子点存储器(QDAM)，其跨越了加工技术 的障碍，在进一步提高存储密度、存储速度和存储时间的同时，又能够满足低 功耗的要求。由于量子化能级的特性，决定了这类器件的物理体系的尺寸小到 一定尺度(量子点)，与电子的德布罗意波长可相比拟时，其将呈现能量量子 化；同时，由于其具有非常小的电容，也将出现电荷量子化的特点，从而将导 致基于半导体量子点的纳米电子器件将会表现出一系列与经典器件所不同的 特性。但是，现有的半导体量子点材料存储器，当量子点密度增高，尺寸减小 后，还是会不可避免地发生电荷损耗，以及各量子点间将产生一定程度上的耦 合相互作用，导致量子点漏电和信息丢失的发生。

发明内容

本发明要解决的是现有的量子点浮置栅存在的漏电问题和量子点间耦合 所造成的信息存储失效问题，从而提供一种不会产生漏电现象和信息存储失效 的可用于存储单元的镂空状多层量子点结构浮置栅，该用于存储单元的多层量 子点结构浮置栅的另一个重要功能是其还具有抗辐射能力。

本发明的另一目的在于提供一种基于镂空状多层量子点结构浮置栅的抗 辐射非易失性存储器，该存储器不会产生漏电现象和信息存储失效的问题，且 具有抗辐射能力。

本发明的再一目的在于提供一种基于镂空状多层量子点结构浮置栅的微 磁性传感器，该传感器不会产生漏电现象和信息存储失效的问题，且具有抗辐 射能力。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

本发明提供一种可用于存储单元的多层量子点结构浮置栅，其核心结构包 括一下部缓冲层，及在所述的下部缓冲层上依次生长的第一量子点生长层、第 一填充介质层、中间层、第二量子点生长层、第二填充介质层和顶部填埋保护 层；

所述的用于存储单元的多层量子点结构浮置栅具有一镂空状的横截面，所 述的横截面为矩形环、椭圆环或正六边形环；

其中，所述的矩形环内环的短边为10～100000nm，外环的短边为20～ 200000nm，短边和长边的比值为1：1～5，环宽为10～100000nm；

所述的椭圆环内环的短轴为10～100000nm，外环的短轴为20～ 200000nm，短轴与长轴的比值为1：1～5，环宽为10～100000nm；

所述的正六边形环内环的边长为10～100000nm，外环的边长为20～ 200000nm，环宽为10～100000nm。