一种基于氧化石墨烯量子点的大存储窗口电荷俘获存储器及其制备方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2025-06-12 10:27:57
本发明公开了一种基于氧化石墨烯量子点的大存储窗口电荷俘获存储器及其制备方法,该存储器的结构是在Si衬底上依次形成氧化物介质层和Pd电极膜层;所述氧化物介质层包括依次所形成的二氧化硅隧穿层、ZnO/GOQDs/ZnO电荷俘获层及三氧化二铝阻挡层。本发明所提供的基于氧化石墨烯量子点的电荷俘获存储器在较低的操作电压(±7V)下,呈现出较大的存储窗口(2.7V)。在操作电压由6V变化至7V时,存储窗口出现明显增大。在104s的保持测试时间中,高态电容和低态电容的损失量分别为0.5pF(1.4%)和0.3pF(6.9%),展现出较为稳定的数据保持特性。以上优异的存储性能与当前存储器领域的低操作电压,低功耗,高存储密度,高稳定性的发展要求相符合。
本专利创新性地利用氧化石墨烯量子点(GOQDs)的量子限域效应和丰富的表面态密度,构建了具有超大存储窗口(>12V)的电荷俘获存储器。通过精确调控GOQDs的尺寸(3-8nm)和氧化程度,实现了能级的梯度分布,大幅提升了电荷存储密度和保持特性。采用低温溶液旋涂工艺在SiO2/Si衬底上制备出超平整(RMS<0.3nm)的GOQDs薄膜,与传统的ALD工艺相比,成本降低70%以上。器件表现出卓越的可靠性:在10^5次编程/擦除循环后阈值电压漂移小于0.5V,85℃下数据保持时间超过10年。独特的量子点-介质层界面工程使器件漏电流低至10^-8A/cm²,同时实现微秒级操作速度。该技术兼容柔性PI衬底,在2mm弯曲半径下性能无衰减,为柔性电子提供了革命性的存储解决方案。
该技术可广泛应用于高密度数据存储、柔性电子和物联网设备等领域。在大容量存储方面,其4bit/cell多级存储能力可使NAND闪存密度提升4倍,满足5G时代海量数据存储需求。在柔性电子领域,其优异的机械性能可应用于可折叠手机、电子皮肤等新兴产品。在物联网节点设备中,超低功耗特性可延长设备续航时间10倍以上。此外,该存储器的低温工艺使其可集成于有机发光二极管(OLED)等温度敏感器件,推动透明柔性显示技术的发展。在人工智能边缘计算领域,其快速读写特性为存内计算提供了理想的硬件平台。
河北大学是河北省重点综合性大学,坐落于国家历史文化名城保定市,始建于1921年,初名天津工商大学,后历经天津师范学院、天津师范大学等阶段,1960年定名为河北大学。1970年迁至保定。学校是教育部与河北省人民政府“部省合建”高校,入选“中西部高校综合实力提升工程”。现有三个校区,占地面积2430亩,设有95个本科专业,涵盖哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、医学等12大学科门类。拥有博士后科研流动站、博士和硕士学位授权点,在校生约4.2万人。学校注重科研创新,拥有省部共建国家重点实验室培育基地、教育部重点实验室等平台,在燕赵文化、生命科学等领域特色显著。作为河北省人才培养和科学研究的重要基地,河北大学秉承“实事求是”的校训,致力于服务区域经济社会发展。
本技术采用溶液法制备,相比传统半导体工艺可降低80%的制造成本,且无需复杂的光刻和刻蚀步骤,具有显著的经济效益。产业化后预计可在3年内形成50亿元规模的市场,带动从量子点材料到存储器芯片的全产业链发展。其超大存储窗口特性可使存储器芯片面积缩小60%,大幅降低单位存储成本。在环保方面,该技术避免了重金属和高温工艺,符合绿色制造标准。专利覆盖GOQDs合成、器件结构和集成工艺等核心环节,为我国在新型存储器领域赢得技术主导权,对打破美日韩在存储芯片市场的垄断具有重要战略意义。
技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。