碳管記憶體飆出速度新記錄
- 上線日期：2009/2/16 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
芬蘭科學家率先製作出以奈米碳管場效電晶體(carbon nanotube field-effect transistor)為基礎的記憶體，其切換時間僅100 ns，比先前類似元件的最佳紀錄快了105倍。此速度可媲美已商業化的矽基快閃記憶體(目前單一記憶胞的寫入和清除時間仍需100 ms以上)。
研究計畫主持人Paivi Törmä表示，此結果相當令人驚艷，因為他們尚未進行最佳化或改良。此外，這種以奈米碳管製成的記憶體非常耐用，經得起超過一萬次的操作(此為快閃記憶體的壽命規範)。
Törmä的研究團隊先以原子層沉積技術(atomic layer deposition, ALD)在高摻雜的矽晶圓上長一層氧化鉿(HfO2)薄膜，矽晶圓亦做為元件背閘極(back gate)之用。接著，他們將單壁式碳管的懸浮溶液散佈於HfO2上，再利用電子束微影在碳管上製作鈀(Palladium)電極。最後，再於元件頂端沉基一層HfO2作為保護層。
Törmä指出，碳管記憶體的操作如此神速，是由於結合了碳管和HfO2介電層兩種材料特性。碳管的電子特性非常適合高速操作，且其對於週遭環境相當敏感。HfO2介電層含有許多能量稍高於碳管能隙的缺陷態(defect states)，碳管的電荷載子可以有效利用這些缺陷態來充放電，避免電荷蓄積等問題。
上述元件可以被應用在快閃記憶體式硬碟中，但最適用於可攜帶式元件如行動電話、筆記型電腦、PDAs和隨身碟，因為這些應用要求極低的操作電壓和很小的漏電流。而且由於是奈米級元件，可以在有限區域內緊密堆疊。
此元件目前的結構採用了綜合閘極(global gates)，因此無法大量生產，但未來可使用局部閘極(local gate)加以克服，這也有助於元件製造相容於現行的矽基元件製程。然而，碳管的電性及座落晶片的位置仍需更精確地掌握。詳情請見Nano Lett. DOI: 10.1021/nl8029916。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/37434
譯者:蘇清源(清華大學工程與系統科學研究所)
- 相關附件: