[发明专利]一种随机数字发生器及其制备方法及其使用方法

说明书

本发明公开了一种随机数字发生器，包括：负电容晶体管；所述负电容晶体管包括层叠的栅极和铁电层；所述铁电层背离所述栅极一侧设置有源端和漏端，所述源端与所述漏端之间设置有沟道区；所述栅极为信号输入端，所述漏端为信号输出端。该随机数字发生器利用铁电介质层的电容与晶体管沟道中的电容匹配，整体产生不可预测的负电容条件，可以降低随机数字发生器的功耗；并且，该随机数字发生器的结构较简单，有利于电路的集成。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种随机数字发生器及其制备方法及其使用方法。

背景技术

随机数广泛应用于当今通信领域的信息加密、科学研究中的统计模拟、安全领域的随机密钥与身份验证等。随机数可分为两大类，真随机数和伪随机数。其中，伪随机数主要是通过计算机时序电路或者随机函数的设置，使其在某种程度上呈现数字随机发生的现象，但是理论上可以被破解，因此在信息安全的应用中存在隐患。真随机数字一般是通过某种不确定的物理过程产生真正具有随机性的输出信号，例如电路中随机产生的噪声信号、混沌、电介质材料被击穿的时间等。这类随机数字发生器的电路设计比较复杂且不利于低功耗电子器件的发展。

进一步优化器件结构，简化器件制备工艺也是高性能低成本器件的要求之一。

发明内容

（一）发明目的

本发明的目的是提供一种随机数字发生器及其制备方法及其使用方法以解决现有技术随机数发生器工作电压高且结构复杂不利于集成的问题。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种随机数字发生器，包括：

负电容晶体管；所述负电容晶体管包括层叠的栅极和铁电层；所述铁电层背离所述栅极一侧设置有源端和漏端，所述源端与所述漏端之间设置有沟道区；所述栅极为信号输入端，所述漏端为信号输出端。

进一步地，所述沟道区由半导体材料组成。

进一步地，所述半导体材料为氧化铟纳米线薄膜、三五族纳米线薄膜或碳纳米管薄膜。

进一步地，所述铁电层的材质为具有氧化铪基铁电薄膜材料、锆钛酸铅薄膜材料、层状铋系铁电材料或聚偏氟乙烯。

进一步地，所述铁电层与所述沟道区之间还设置有常规栅介质层；所述常规栅介质层的材料为氧化铪、氧化锆、氧化硅、氧化铝、氧化镧或六方氮化硼。

进一步地，所述源端和所述漏端为与半导体材料形成欧姆接触的电极材料；所述源端和所述漏端的电极材料为单质金属电极、金属氧化物电极或金属硅化物。

进一步地，所述单质金属电极为Pt、Ni、Pd、Au、Ti、Ag、Fe、Sc或Al。

进一步地，所述氧化物金属电极为ITO，SrO，Fe₂O₃，Co₃O₄，MnO₂，RuO₂，NiO，WO_x、NiMnO₃、NiMn₂O₄或Ni₆MnO₈。

根据本发明的另一个方面，提供一种随机数字发生器制备方法，包括：

在衬底上沉积半导体层、铁电层或者铁电层与普通栅介质层的叠层和栅金属电极；在所述半导体层的两侧完成晶体管的源端和漏端；所述栅金属电极为信号输入端，所述漏端为信号输出端。

根据本发明的又一方面，提供一种随机数字发生器使用方法，包括：

在t₀时刻将上述技术方案任一项所述的随机数字发生器的源电极接地，并将漏端和栅极输入低电平；