• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Hafniumoksiidi aatomkihtsadestuse keemia ja räninitriidil põhineva välkmälu kvaliteet… Mis neil ühist on?

6.09.2011 by Aile Tamm Leave a Comment

Meie kõigi taskutes leiduvate ja arvutitesse pistetavate mälupulkade ehk välkmäluseadmete (flash memory, ingl. k., toim.) ehitus põhineb põhimõtteliselt kolme erineva füüsikalise omadusega õhukese tahkiskihi korrusstruktuuril. Väga skemaatiliselt, kuid põhimõtteliselt adekvaatselt võib ette kujutada kahte laia keelutsooniga isoleerivat metalloksiidkihti, milliste vahele on sadestatud kitsama keelutsooniga isolaator, pooljuht või juht (Joonis). Korrusstruktuur on omakorda sadestatud  kahe elektrone juhtiva kihi ehk elektroodi vahele. Üks nendest laia keelutsooniga kihtidest on sadestatud eriti õhukesena (1-3 nm) aluselektroodi peale ja läbi selle võib, rakendades elektrivälja, tunnelleerida elektrone kitsama keelutsooniga kihti. Kui elektriväli maha võtta, jäävad elektronid kahe laia keelutsooniga kihi ehk kahe energeetilise barjääri vahele lõksu pidama. Kui rakendada elektrivälja vastupidises suunas, siis võib need elektronid jälle aluselektroodi tunnelleerida. Niiviisi võib saavutada vahepealses kihis vaheldumisi elektronide liiasuse või vaeguse. See tähendab, et meil on laengute kondensaator, mis võib kanda infobitte “1” või “0”.  See teine laia keelutsooniga kiht, mis ei ole kontaktis alumise elektroodiga ehk tunnelelektronide allikaga, toimib elektronide voo suhtes stopperkihina ja on sadestatud paksemana, vältimaks elektronide liikumist (tunnelleerumist) järgmise ehk pealmise elektroodini.

Joonis. Läbivelektronmikroskoobi (TEM) pilt korrusstruktuurist kus räni (Si) peal on ränioksiid (SiO2), räninitriid(Si3O4), IL (muutuva koostisega kontaktkiht) ja hafniumoksiid (HfO2).

Traditsiooniliselt on selliste korrustruktuuridena kasutatud SiO2/Si3N4/SiO2 kolmikkihti, ehk nn. SONOS-tüüpi mälustruktuuri. Edasi tuleb arvestada, et seadmed muutuvad järjest pisemateks, mäluelementide pindalad samuti koos üldiste mõõtmetega, ja mäluelementide pindtihedus kasvab märkimisväärselt iga tehnoloogilise põlvkonnaga. Seetõttu tuleb kasutada materjale, mis võimaldaksid saavutada mäluelemendi paremat füüsikalis-elektroonilist kvaliteeti järjest pisemate füüsiliste mõõtmete juures. Turule on tänaseks jõudnud ka metalloksiidist stopperkihile (nt. tantaali oksiid, Ta2O5) rajatud, ehk nn. TANOS-välkmälud. Otsingud jätkuvad. Tantaali oksiid ei ole veel see kõige laiema keelutsooniga ja elektrone kõige paremini pidurdav materjal. Oleks hea kui Ta2O5 asemel saaks kasutada midagi paremat, näiteks hafniumi oksiidi (HfO2).

Materjalide kihtide füüsikalised omadused sõltuvad suuresti materjalide sünteesiks kasutatava protsessi iseärasustest ning selle protsessi aluseks olevatest keemilistest reaktsioonidest. Ühes Kreeka, Soome ja Eesti päritoluga teadlaste ühistöös on just avaldatud mõningaid lisaandmeid selle kohta, kuidas kasvab ja funktsioneerib HfO2 stopperkiht välkmälukondensaatoris (vt. allikas. http://www.scientific.net/AMR.324.42). HfO2 sadestati kasutades kahel erineval lähteaineklassil – hafniumi alküülamiididel ja hafniumi tsüklopentadienüülidel  – põhinevat keemiat.  Lugeja võib saada lisainformatsiooni kasutatud lähteainekeemia kohta ka A. Tamme doktoriteesidest aadressilt http://dspace.utlib.ee/dspace/handle/10062/15838.  Ühistöös leiti, et – tõepoolest – selline metallorgaaniline aluskeemia lubab kasvatada umbes 7-10 nanomeetri paksusi stopperkihte, mis tõesti aitavad elektrone lõksustada. Nähti, et elektronide edasi-tagasi tunnelleerimine tekitab mitmevoldilise mäluakna infot kirjutava ja infot kustutava pinge vahel. Väga olulisi erinevusi erinevate lähteainete klasside vahel seejuures ei täheldatudki. Tegemist oli alusuuringuga ja tööstuslikult skaleeritavaid tulemusi veel ei oodatudki. Võib vaid märkida, et arenguruumi on: üks mälupulk peaks andmeid kindlalt säilitama umbes 10 aastat ja seda esialgsed tavalise labori tingimustes tehtud, kuid ajas tulevikku ekstrapoleeritavad katsed veel ei näidanud. Edasised uuringud tuleks läbi viia puhasruumis, s.t. tegelikule tootmisprotsessile lähedasemates tingimustes.

Allikas: N. Nikolaou et. al “Influence of HfO2 control oxide ALD precursor chemistry for nitride memories” http://www.scientific.net/AMR.324.42. Ülevaate kirjutas Dr. Kaupo Kukli.

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Defektidega ülijuht, mis ületab eelkäijad
  2. Avastati uus suure eripindalaga materjal
  3. Mikrojänes, sünaps-elektroodi eelkäija
  4. Isekorrastuvad nanokuubid järgmise põlvkonna antennide ja läätsedena
  5. Täiustades defekti
  6. NEC: 0.3 mm paksune painutatav patarei
  7. Kvaasikristallides võib moodustuda uus eriskummaline nanopiirkond
  8. Manganiidi nanograanulid osutuvad ferromagneetikuteks
  9. Mullid teevad liitium-õhk akude alal rekordeid
  10. Avastati eksootiline kvantkristall

Filed Under: Eesti teadusuudised, Rakenduslik teadus, Tartu Ülikool, Teadusuudised Tagged With: Materjalimaailm

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2021 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in