[发明专利]非易失性存储器

说明书

本发明涉及一种非易失性存储器。该存储器为顶栅型晶体管结构或底栅型晶体管结构；存储器包括栅极、绝缘层、电荷存储层、源/漏极及半导体层；其中，电荷存储层中离散分布有半导体核壳纳米晶结构，该半导体核壳纳米晶结构与该半导体层直接接触，电荷存储层设置为依据施加至所述栅极的电压极性不同实现电子和/或空穴的存储。本申请由于电荷存储层中离散分布有半导体核壳纳米晶结构，同时该半导体核壳纳米晶结构与半导体层直接接触，使得本申请的电荷存储层在俘获电荷时，电荷不需再经过一层绝缘层，即可快速且无损的到达电荷存储层。经验证，本申请的存储器件具有更快的擦写速度，信息擦写所用时间为≤50ns；具有更好的耐擦写性，耐擦写次数≥10⁵次。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，特别是涉及一种非易失性存储器。

背景技术

随着信息社会的飞速发展，人类社会正在经历一个数据爆炸的时代，一方面要求有更大容量与更高可靠性的非易失性存储器对其进行存储，另一方面，要求有更强的计算能力的计算机对其进行处理。而随着计算机处理器的集成度不断增加，性能不断提高，计算机存储器的存取速度已经成为限制计算性能的瓶颈所在，称为“存储器墙”或“冯·诺伊曼瓶颈”。因此，高性能的存储器成为信息技术的必然硬件要求。

目前计算机系统里采用了“缓存-内存-外存”三级存储设置，使用存取速度极快的易失性存储器，包括动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)，作为缓存和内存，来提高计算能力。然而这些易失性存储器断电下无法保存数据，容量小，价格昂贵，只能缓解存储器墙问题，并不是计算机存储器的最终答案。而闪存作为目前最重要的非易失性存储器件，存在着擦写速度慢，擦写电压高，擦写次数不足等问题。

因此亟需一种能够解决上述技术问题的新型非易失性存储器。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种非易失性存储器。

一种非易失性存储器，所述存储器为顶栅型晶体管结构或底栅型晶体管结构；

所述存储器包括栅极、绝缘层、电荷存储层、源/漏极及半导体层；

其中，所述电荷存储层中离散分布有半导体核壳纳米晶结构，所述半导体核壳纳米晶结构与所述半导体层直接接触，所述电荷存储层设置为依据施加至所述栅极的电压极性不同实现电子和/或空穴的存储。

在其中一个实施例中，所述存储器为底栅型晶体管结构时，所述栅极、绝缘层、电荷存储层、源/漏极及半导体层依次层叠设置；

其中，所述电荷存储层中离散分布的所述半导体核壳纳米晶结构位于所述源/漏极的沟道范围内。

在其中一个实施例中，所述存储器为顶栅型晶体管结构时，所述存储器由上至下包括栅极、绝缘层、电荷存储层、源/漏极及半导体层；

其中，所述电荷存储层中离散分布的所述半导体核壳纳米晶结构位于所述源/漏极的沟道范围内。

在其中一个实施例中，向所述栅极施加正电压和负电压时均能写入信息，所述半导体核壳纳米晶结构的核/壳材质包括ZnSe/ZnS、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、CdS/ZnS及InP/ZnS中的一种或多种。

在其中一个实施例中，通过向所述栅极施加负电压写入信息，所述半导体核壳纳米晶结构的核/壳材质包括CdTe/CdSe，ZnTe/CdS，ZnTe/CdSe，ZnTe/ZnSe，ZnTe/ZnS中的一种或多种。

在其中一个实施例中，通过向所述栅极施加正电压写入信息，所述半导体核壳纳米晶结构的核/壳材质包括CdS/ZnTe，CdSe/ZnTe，ZnSe/ZnTe中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述半导体核壳纳米晶结构的核/壳材质为InP/ZnS结构时，所述InP核层的直径介于3nm至20nm之间，所述ZnS壳层的厚度介于3nm至10nm之间。