Chapter 9. Integrated Circuits ( 집적 회로 ) Single Electron Transistor Memory.
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Chapter 9.
• Integrated Circuits ( 집적 회로 )– Single Electron Transistor
– Memory
메 모 리 소 자
• Memory Hierarchy
• 양자역학의 세계
• D 램 (DRAM)
• 플래시 메모리 (Flash Memory)
• 플렉시블 메모리 (Flexible Memory)
• 차세대 메모리 소자
Memory Hierarchy
Memory
Random Access Memory (RAM) Read Only Memory (ROM)
Dynamic RAM (DRAM)
Dynamic RAM (DRAM)
Programmable ROM (PROM)Programmable ROM (PROM)
Static RAM (SRAM)
Static RAM (SRAM) Mask ROMMask ROM
EPROMEPROMEEPRO
M
FlashFlash ReRAMReRAM STT-MRAMSTT-MRAM PoRAMPoRAM
Volatile Non-volatile
1984 Toshiba
Unknown (next-generation)
PcRAMPcRAM
IntroductionIntroduction
고전 역학과 양자 역학
고전 역학( 축구공이 벽을 통과할 수 없다 )
-
양자 역학( 전자는 벽을 통과할 수 있다 )
나노 크기의 작은 세계
IntroductionIntroduction
DRAM 의 기억 원리
----
-------
---
+++ + + +
++
정보 저장
정보 유지를 위한 재충전
축전기전자 충전 전원차단 방전 정보 소실
휘발성 메모리
Dynamic RAM
축전기에 전하가 충전된다
IntroductionIntroduction
DRAM 소자
DRAM 단면 전자현미경 사진
DRAM 웨이퍼
축전기
트랜지스터
IntroductionIntroduction
DRAM 소자
DRAM 모듈
DRAM 패키지
IntroductionIntroduction
플래시 메모리의 기억 원리
- - - - -
정보 저장
플로팅게이트전자
`터널링터널링 전원차단전원차단 정보유지
비휘발성 메모리
일괄적인 소거
MemoryFlash
IntroductionIntroduction
플래시 메모리
플래시 메모리전자현미경 사진
NAND 플래시 메모리NOR 플래시 메모리
플로팅 게이트( 스위치와 축전기 역할을 같이한다 )
IntroductionIntroduction
플래시 메모리 제품
플래시 메모리 카드
USB 플래시 메모리
플래시 메모리 SSD
IntroductionIntroduction
유연성을 가지는 메모리
유연성을 가지는메모리 소자
IntroductionIntroduction
상용화된 반도체 메모리 소자
2-D CHANNEL
P-Si SUBSTRATE
Source Drain
Capacitor
SiO2
Gate
D-RAM 소자
Cap. 에 데이터를 저장
Flash Memory 소자
2-D CHANNEL
P-Si SUBSTRATE
Source Drain
SiO2
Poly Silicon
SiO2
Gate
Poly-Si. 에 데이터를 저장
IntroductionIntroduction
차세대 메모리 및 반도체 소자
NFGM 소자
2-D CHANNEL
P-Si SUBSTRATE
Source Drain
Insulator
GateNano-Crystals
Nano particle 들이 전하를 트랩한다 .
FIN-FET 소자
P-Si SUBSTRATE
Source DrainInsulator
Gate
3 차원적 채널 형성으로 전류특성이 향상 .
Next Generation Single Electron Transistors and
Nonvolatile Flash Memory
• Fabrication and Electrical Properties
End of the SemesterEnd of the Semester
Final-stage image of the fabricated single-electron transistor
End of the SemesterEnd of the Semester
High-electron transmission electron microscopy image of Al nanocrystals formed in the source-drain
channel
End of the SemesterEnd of the Semester
p - Si
ba aorc
Ga+ Beam
AlAl
MgO
Schematic diagram of the nanocrystals formation process in the channel region
End of the SemesterEnd of the Semester
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0
4
8
12
16
-40
-20
0
20
40T = 300 K
CO
ND
UC
TA
NC
E
( 1/
10-
9 Ω)
DR
AIN
C
UR
RE
NT
(n
A)
DRAIN VOLTAGE (V)
Drain current and conductance as functions of the drain voltage without applied voltage at room
temperature
End of the SemesterEnd of the Semester
-200 -100 0 100 200
0.38
0.40
0.42
0.44
VDS
= 90 mV
VDS
= 120 mV
T = 300 K
DR
AIN
C
UR
RE
NT
(n
A)
D
RA
IN
CU
RR
EN
T (
nA
)
GATE VOLTAGE (mV)
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Drain current as function of the gate voltage at different source voltages
End of the SemesterEnd of the Semester
Cross-sectional bright-field TEM image for Ni1-xFex nanoparticles embedded in a polyimide layer
Ni1-xFex Nanoparticles
End of the SemesterEnd of the Semester
Metal-insulator-semiconductor (MIS) behavior with charge trap regions
MIS memories
Flat-band voltage shift of the C-V curve 2 V
Electron accumulation and depletion
Capture electrons inside the nanoparticle
-2 0 2 4 6 8 10 120.0
2.0
4.0
6.0Al / PI / nc-Fe
0.8Ni
0.2 / PI / n-Si (100)
CA
PA
CIT
AN
CE
(p
F)
APPLIED VOLTAGE (V)
Capacitance-voltage curve
End of the SemesterEnd of the Semester
e-
Nano crystals
Polyimide
Metal Gate
P-Si (100) Substrate
Source Drain
VGB
VDS
Transmit
Channel
Electron
e- e- e- e-
e- e- e- e- e-e- e- e-
+
+
-
-
A schematic diagram of the nano-floating gate flash memory utilizing nanocrystals formed in polyimide
Homework #9
고체전자공학 제 6 판
Chapter 9. 연습문제
문제 1, 문제 3
Chap. 3. Energy Bands and Charge Carriers in SemiconductorsChap. 3. Energy Bands and Charge Carriers in Semiconductors