1、從傳統(tǒng)的Flash存儲器到納米存儲器的演化，是半導體存儲器發(fā)展的歷史趨勢和歷史必然。預(yù)計到2010 年左右，納米晶粒浮柵MOSFET存儲器將會取代現(xiàn)在流行的多晶硅薄層浮柵MOSFET存儲器而成為非揮發(fā)性存儲器市場上的主流產(chǎn)品。納米存儲器早已在科技界以及各大國際半導體公司中引起了廣泛的研究興趣。納米存儲器在進入大生產(chǎn)領(lǐng)域之前，有許多難題急待解決，其中之一就是這類器件還存在著工作電壓和長久存儲之間的矛盾。目前的所發(fā)表的一些納米存儲器模型的保

2、留時間遠不能達到應(yīng)用水平。為了解決上述矛盾，優(yōu)化器件的存儲特性，我們提出了一種新型的存儲器結(jié)構(gòu)單元--鍺/硅納米結(jié)構(gòu)浮柵納米存儲器。這種新型器件有著突出的結(jié)構(gòu)特點，就是在以鍺/硅異質(zhì)納米晶粒代替硅納米晶粒作為MOSFET存儲器的浮置柵極之后，單一的隧穿勢壘變成了臺階狀的復合勢壘。通過對電荷隧穿特性的分析，顯示了臺階狀復合勢壘使得電荷的隧穿不僅與方向有關(guān)，而且與電荷的能量有關(guān)。正是由于這一臺階狀復合勢壘的作用，使得器件的存儲特性有了很大改

3、進。與硅納米存儲器相比，在擦寫時間基本不變的情況下，器件的保留時間有了幾個數(shù)量級的增長，可達十年以上。 本文采用順序隧穿理論和巴丁傳輸哈密頓方法，在分析硅基納米存儲器的勢結(jié)構(gòu)和價帶混合效應(yīng)對隧穿過程影響的基礎(chǔ)上，建立了電子和空穴直接隧穿特征時間的計算模型。并且結(jié)合實際的器件結(jié)構(gòu)，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對硅基納米存儲器的編程速度和保留時間的影響，指出需要新的器件結(jié)構(gòu)模型來優(yōu)化硅基納米存儲器的保留特性。 本文數(shù)值研究了n溝道和p溝道

4、鍺/硅納米結(jié)構(gòu)浮柵納米MOSFET存儲器的時間特性。n溝道鍺/硅納米結(jié)構(gòu)浮柵納米存儲器在低壓和薄的隧穿氧化層厚度下擦寫速度達到ns級，可實現(xiàn)快速編程。硅納米結(jié)構(gòu)高度的變化對保留時間的影響非常顯著，而對寫入時間的影響相對較小。由于臺階狀勢壘的作用，與硅納米結(jié)構(gòu)浮柵納米存儲器相比，n溝道鍺/硅納米結(jié)構(gòu)浮柵納米存儲器的保留時間有三個量級以上的提高。由于有著較高的價帶帶邊和臺階狀的勢壘，鍺硅納米結(jié)構(gòu)浮柵納米存儲器對空穴的存儲會更加有效。模擬結(jié)果

5、顯示了p溝道鍺/硅納米結(jié)構(gòu)浮柵納米存儲器在隧穿氧化層厚度為2 nm，柵壓為3 V時，可以實現(xiàn)μs量級的編程，而保留時間長達十年(約108 see)。與p溝道硅納米結(jié)構(gòu)浮柵納米存儲器和n溝道鍺/硅納米結(jié)構(gòu)浮柵納米存儲器相比，保留時間分別有107和105倍的增長，而擦寫時間變化不大。由此可知，p溝道鍺/硅納米結(jié)構(gòu)浮柵納米存儲器可以作為性能優(yōu)良的非揮發(fā)性存儲器單元。這種新型的存儲器模型有效地解決了快速擦寫編程和長久存儲的矛盾，存儲性能得到了很