CN102610275A - 基于硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器及其制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种基于硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器及其制备方法，其中硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器具有如下结构：在覆有二氧化硅层(2)的硅基底(1)表面分散有硒化镉纳米线(5)，在二氧化硅层(2)的表面设置有肖特基电极(3)和欧姆电极(4)，以所述硒化镉纳米线(5)为轴线所述肖特基电极(3)和欧姆电极(4)分别位于轴线的两侧，所述肖特基电极(3)与所述硒化镉纳米线(5)形成肖特基接触，所述欧姆电极(4)与所述硒化镉纳米线(5)形成欧姆接触。本发明工艺简单，存储性能稳定，读写速度较快，可实现纳米线的多字节存储能力，为存储器的小型化以及纳米材料在存储器中的应用奠定了基础。

Description

基于硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器及其制备方法
一、技术领域
本发明涉及一种非挥发性存储器及其制备方法，确切的说是基于硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器及其制备方法。
二、背景技术
随着微电子技术的发展，非挥发性存储器的制作工业在不断进步，器件的尺寸越来越小，集成度越来越高，其存储容量及密度也越来越大，其操作速度越来越快并且功耗越来越低。因此，对于存储器的发展也存在越来越大的挑战。
非挥发性存储器有主要两类，一为浮栅器件，另一种是电荷陷阱器件。在这两种器件中，电荷均从硅衬底通过第一绝缘体注入并存储于浮栅内后存储于氮化物-氧化物界面。存储的电荷引起阈值电压移动，器件处于高阈值电压状态(写数据)。为了使器件返回到低阈值电压状态(擦除数据)，可以施加栅电压后采取其它措施来擦除存储的电荷。但这两种结构的存储器的结构都较为复杂，制作成本较高，并且其读写次数较为有限，在多次编程和擦除以后，阈值电压带变窄，性能下降。并且随着技术的不断发展，存储器尺寸的缩小也越来越困难，这些都严重限制了存储器的进一步发展与应用。
三、发明内容
本发明旨在提供一种工艺简单、适合大规模生产、性能稳定且尺寸较小的非挥发性存储器及其制备方法。
本发明通过构筑纳米材料和金属电极的肖特基结从而提供了一种可靠的非挥发性存储器件，并且可以提高纳米线上的肖特基接触电极的数量而实现单根纳米线的多字节存储，并提高存储密度。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明基于硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器，其特征是具有如下结构：
在覆有二氧化硅层2的硅基底1表面分散有平铺的硒化镉纳米线5，在二氧化硅层2的表面设置有肖特基电极3和欧姆电极4，以所述硒化镉纳米线5为轴线所述肖特基电极3和欧姆电极4分别位于轴线的两侧，所述肖特基电极3与所述硒化镉纳米线5形成肖特基接触，作为输出极，所述欧姆电极4与所述硒化镉纳米线5形成欧姆接触，作为另一输出极。
肖特基电极3和欧姆电极4的数目以满足肖特基结的要求为准。
所述肖特基电极3选自金(Au)电极或铂金(Pt)电极；所述欧姆电极4选自铟(In)电极或钛(Ti)电极。
本发明基于硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器的制备方法，其特征在于：
将硒化镉纳米线5分散到覆有二氧化硅层2的硅基底1的表面；采用紫外光刻的方法在二氧化硅层2的表面硒化镉纳米线5的一侧光刻出欧姆电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层2表面蒸镀得到欧姆电极4，所述欧姆电极4与硒化镉纳米线5形成欧姆接触；再次利用紫外光刻的方法在二氧化硅层2的表面硒化镉纳米线5的另一侧光刻出肖特基电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层2表面蒸镀得到肖特基电极3，所述肖特基电极3与硒化镉纳米线5形成肖特基接触。
本发明使用的硒化镉纳米线5是利用化学气相沉积方法在水平管式石英炉中合成得到的[1，2]。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明设计了一种工艺简单并且成本低廉的方法制备了硒化镉纳米线肖特基结型非挥发性存储器，提出了一种新颖的存储器结构。本发明存储器是在单根纳米线两侧分布多对肖特基电极和欧姆电极，具有存储速度快，性能稳定等特点，同时有利于存储器的尺寸缩小和高度集成，有利于存储器的进一步发展与应用。
[1]Y.Jiang，W.J.Zhang，J.S.Jie，X.M.Meng，X.Fan and S.T.Lee′Photoresponseproperties of CdSe single-nanoribbon photodetectors′，Adv.Funct.Mater.，2007，17，1795.
[2]Zhi Zhong Hu，Xiu Juan Zhang，Chao Xie，Chun Yan Wu，Xiao Zhen Zhang，Liang Bian，Yi Ming Wu，Li Wang，Yu Ping Zhang and Jian Sheng Jie′Doping dependent crystal structuresand optoelectronic properties ofn-type CdSe：Ga nanowries′，Nanoscale，2011，3，4798.
四、附图说明
图1为本发明硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器的结构示意图。
图2为本发明硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器的结构示意图。
图中标号：1硅基底；2SiO2层；3肖特基电极；4欧姆电极；5硒化镉纳米线。
图3为实施例1制备的硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器的肖特基结的电流-电压特性曲线。从图2中可以看出制备的硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器具备明显的肖特基结和回滞曲线。
图4为实施例1制备的硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器存储数据的保持时间曲线。其高阻态(HRS)为图中曲线1，低阻态(LRS)为图中曲线2，高阻态和低阻态均可以在空气中维持长达超过105秒，显示了其高度稳定性。
五、具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步分析说明。
实施例1：
本实施例硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器具有如下结构：
在覆有二氧化硅层2的硅基底1表面分散有平铺的硒化镉纳米线5，在二氧化硅层2的表面设置有两个金电极3和三个铟电极4，以所述硒化镉纳米线5为轴线所述金电极3和铟电极4分别位于轴线的两侧间隔排布，所述金电极3与所述硒化镉纳米线5形成肖特基接触，作为输出极，所述铟电极4与所述硒化镉纳米线5形成欧姆接触，作为另一输出极。
制备方法如下：
将硒化镉纳米线5分散到覆有二氧化硅层2的硅基底1的表面，二氧化硅层2厚度为300nm；采用紫外光刻的方法在二氧化硅层2的表面硒化镉纳米线5的一侧光刻出三个欧姆电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层2表面蒸镀得到三个铟电极4，所述铟电极4与硒化镉纳米线5形成欧姆接触，铟电极4厚度为100nm；再次利用紫外光刻的方法在二氧化硅层2的表面硒化镉纳米线5的另一侧光刻出两个肖特基电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层2表面蒸镀得到两个金电极3，所述金电极3与硒化镉纳米线5形成肖特基接触。
本实施例制备的存储器具有4个肖特基结，是2字节的存储器。
本实施例制备的硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器的电流电压特性曲线如图3所示，从图3中可以看出制备的硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器具备明显的肖特基结和回滞曲线。其数据存储保存时间曲线如图4所示，其高阻态(HRS)为图中曲线1，低阻态(LRS)为图中曲线2，高阻态和低阻态均可以在空气中维持长达超过105秒，显示了其高度稳定性。
实施例2：
本实施例硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器具有如下结构：
在覆有二氧化硅层2的硅基底1表面分散有平铺的硒化镉纳米线5，在二氧化硅层2的表面设置有两个铂金电极3和三个铟电极4，以所述硒化镉纳米线5为轴线所述铂金电极3和铟电极4分别位于轴线的两侧间隔排布，所述铂金电极3与所述硒化镉纳米线5形成肖特基接触，作为输出极，所述铟电极4与所述硒化镉纳米线5形成欧姆接触，作为另一输出极。
制备方法如下：
将硒化镉纳米线5分散到覆有二氧化硅层2的硅基底1的表面，二氧化硅层2厚度为300nm；采用紫外光刻的方法在二氧化硅层2的表面硒化镉纳米线5的一侧光刻出三个欧姆电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层2表面蒸镀得到三个铟电极4，所述铟电极4与硒化镉纳米线5形成欧姆接触，铟电极4厚度为100nm；再次利用紫外光刻的方法在二氧化硅层2的表面硒化镉纳米线5的另一侧光刻出两个肖特基电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层2表面蒸镀得到两个铂金电极3，所述铂金电极3与硒化镉纳米线5形成肖特基接触。
本实施例制备的存储器具有4个肖特基结，是2字节的存储器。
实施例3：
本实施例硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器具有如下结构：
在覆有二氧化硅层2的硅基底1表面分散有平铺的硒化镉纳米线5，在二氧化硅层2的表面设置有两个金电极3和三个钛电极4，以所述硒化镉纳米线5为轴线所述金电极3和钛电极4分别位于轴线的两侧间隔排布，所述金电极3与所述硒化镉纳米线5形成肖特基接触，作为输出极，所述钛电极4与所述硒化镉纳米线5形成欧姆接触，作为另一输出极。
制备方法如下：
将硒化镉纳米线5分散到覆有二氧化硅层2的硅基底1的表面，二氧化硅层2厚度为300nm；采用紫外光刻的方法在二氧化硅层2的表面硒化镉纳米线5的一侧光刻出三个欧姆电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层2表面蒸镀得到三个钛电极4，所述钛电极4与硒化镉纳米线5形成欧姆接触，钛电极4厚度为100nm；再次利用紫外光刻的方法在二氧化硅层2的表面硒化镉纳米线5的另一侧光刻出两个肖特基电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层2表面蒸镀得到两个金电极3，所述金电极3与硒化镉纳米线5形成肖特基接触。
本实施例制备的存储器具有4个肖特基结，是2字节的存储器。
实施例4：
本实施例硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器具有如下结构：
在覆有二氧化硅层2的硅基底1表面分散有平铺的硒化镉纳米线5，在二氧化硅层2的表面设置有四个铂金电极3和四个钛电极4，以所述硒化镉纳米线5为轴线所述铂金电极3和钛电极4分别位于轴线的两侧间隔排布，所述铂金电极3与所述硒化镉纳米线5形成肖特基接触，作为输出极，所述钛电极4与所述硒化镉纳米线5形成欧姆接触，作为另一输出极。
制备方法如下：
将硒化镉纳米线5分散到覆有二氧化硅层2的硅基底1的表面，二氧化硅层2厚度为300nm；采用紫外光刻的方法在二氧化硅层2的表面硒化镉纳米线5的一侧光刻出四个欧姆电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层2表面蒸镀得到四个钛电极4，所述钛电极4与硒化镉纳米线5形成欧姆接触，钛电极4厚度为100nm；再次利用紫外光刻的方法在二氧化硅层2的表面硒化镉纳米线5的另一侧光刻出四个肖特基电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层2表面蒸镀得到四个铂金电极3，所述铂金电极3与硒化镉纳米线5形成肖特基接触。
本实施例制备的存储器具有7个肖特基结，是4字节的存储器。

Claims (3)

1.基于硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器，其特征是具有如下结构：
在覆有二氧化硅层(2)的硅基底(1)表面分散有平铺的硒化镉纳米线(5)，在二氧化硅层(2)的表面设置有肖特基电极(3)和欧姆电极(4)，以所述硒化镉纳米线(5)为轴线所述肖特基电极(3)和欧姆电极(4)分别位于轴线的两侧，所述肖特基电极(3)与所述硒化镉纳米线(5)形成肖特基接触，作为输出极，所述欧姆电极(4)与所述硒化镉纳米线(5)形成欧姆接触，作为另一输出极。
2.根据权利要求1所述的存储器，其特征在于：所述肖特基电极(3)选自金电极或铂金电极；所述欧姆电极(4)选自铟电极或钛电极。
3.一种权利要求1或2所述的基于硒化镉纳米线肖特基结型多字节非挥发性存储器的制备方法，其特征在于：
将硒化镉纳米线(5)分散到覆有二氧化硅层(2)的硅基底(1)的表面；采用紫外光刻的方法在二氧化硅层(2)的表面硒化镉纳米线(5)的一侧光刻出欧姆电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层(2)表面蒸镀得到欧姆电极(4)，所述欧姆电极(4)与硒化镉纳米线(5)形成欧姆接触；再次利用紫外光刻的方法在二氧化硅层(2)的表面硒化镉纳米线(5)的另一侧光刻出肖特基电极图案，然后通过电子束镀膜方法在二氧化硅层(2)表面蒸镀得到肖特基电极(3)，所述肖特基电极(3)与硒化镉纳米线(5)形成肖特基接触。
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