Novel materials for thin-film memory cells
İnce-film bellek hücreleri için özgün malzemeler
- Tez No: 374360
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. ALİ KEMAL OKYAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Elektronik ürün sektöründeki gelişmeler düşük maliyetli, düşük güç tüketimli, yüksek hafıza kapasiteli aynı zamanda yüksek kaliteli bellek çiplerine olan ihtiyacın ve talebin artmasına neden olmuştur. Günümüz sabit bellek aygıtlarında bileşen yoğunluğu ve küçülen transistör ebatları nedeniyle bellek güvenilirliği ve dayanıklılığı konusunda sorunlar yaşamadan daha fazla boyut küçültmek, yeni malzemeler kullanmadan mümkün olmamaktadır. Bu nedenle, yeni materyaller ve özgün üretim teknikleri bulmak suretiyle tüketici ihtiyaç hızına yetişebilecek bellek aygıtları geliştirilmesi elektronik endüstrisi için zorunluluk haline gelmiştir. Bu tezin ilk bölümünde atomik katman biriktirme yöntemiyle kaplanan ZnO içine gömülü grafen nanoplaka yapısını yük tutucu katman olarak kullanan bir bellek aygıtını tanıttık. Öncelikle bellek aygıtının üretim sürecini anlatıp daha sonra aygıtın bellek karakteristiklerini inceledik. Bellek hücresi üzerinde gerçekleştirdiğimiz elektriksel analizler, üretilen belleğin düşük çalışma voltajlarında (6/-6V) yüksek bir eşik voltajı (Vth) kayması (4V), depolanan bilginin uzun süre muhafazası (> 10 yıl) ve başarılı dayanıklılık karekteristiklerine (> 10^4 yazma-silme) sahip olduğunu göstermiştir. Tezin ikinci bölümünde lazer ablasyon sentezi ile üretilmiş Indiyum-Nitrür nanoparçacıklarını yük tutucu katman olarak kullanan bir bellek aygıtını tanıttık. Öncelikli olarak indiyum-nitrür nanoparçacıkların sentezinden kısaca bahsettikten sonra bellek hücresinin üretim sürecinin detaylarını anlattık. Elektriksel özelliklerinin analizleri, üretilen bellek hücresinin grafen tabanlı belleğe benzer hafıza saklama süresi ve dayanıklılık özelliklerinin yanısıra düşük yazma voltajlarında (4V) kaydadeğer eşik voltajı (Vth) kaymasına (2V) sahip olduğunu göstermiştir. Üretilen aygıtın bellek karakteristikleri aynı zamanda teorik analizler ve hesaplamalarla da desteklenmiştir. Bu tezin son bölümünde atomik katman kaplama yöntemiyle tek seferde bütün kapı katmanının üretildiği bir bellek hücresini sunduk. Bütün katmanların tek seferde üretilmesi katmanlar arasında kirlenme riskini ve istenmeyen atomların karışma ihtimalini azaltır. Aynı zamanda farklı ekipman kullanımını ve üretim basamaklarını azaltması nedeniyle bu üretim tekniği daha düşük maliyetli üretim süreçlerine olanak sağlar. Bunlardan hareketle, bellek hücresinin üretim süreci ve aygıt yapısı anlatıldıktan sonra üretilen belleğin deneysel ve teorik karakteristik analizleri yapıldı. Yük tutucu katmanın ince-film ZnO olduğu bellek hücresinin hafıza özelliği savak akımı-kapı voltajı grafiğindeki 2.35V histerez ile doğrulanmıştır. Sonuç olarak ortaya çıkan belleğin hafıza özellikleri aynı zamanda TCAD simulasyon çalışması aracılığıyla karşılaştırılarak da benzer sonuçlar elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The tremendous growth in consumer electronics market increased the need for low-cost, low-power and high quality memory chips. This challenge is further aggravated by the continuous increase in density and scaling of the gate length, since it creates a major challenge for current nonvolatile flash memory devices to maintain reliability and retention. Therefore, it is imperative to find new materials and novel fabrication processes to be incorporated in memory cells in order to keep up with the enormous rate of increase in consumer needs. In the first part of this thesis, we demonstrate a charge trapping memory with graphene nanoplatelets embedded in atomic layer deposited ZnO. We first introduce the fabrication process for the memory device and then investigate the memory characteristics. Our experimental analysis on the memory cell shows a large threshold voltage Vt shift (4V) at low operating voltages (6/-6V), good retention (>10 years), and good endurance characteristics (>10^4 cycles). The resulting memory behavior is also verified by theoretical computations. In the second part, we demonstrate the use of laser-synthesized indium-nitride nanoparticles (InN-NPs) as the charge trapping layer in the memory cell. We first introduce the indium-nitride nanoparticle synthesis and then detail the fabrication process of the memory device. The experimental analysis of the memory cell results in a noticeable threshold voltage Vt shift (2V) at low operating voltages (4V) in addition to the similar retention and endurance performance with the graphene-based memory cells. The memory behavior was also verified with theoretical computations for the InN-NPs based memory cells. In the last part of this thesis, we demonstrate a memory device with a gate stack fabricated in a single ALD step. Single-step all-ALD approach avoids the risk of contamination and incorporation of impurities in the gate stack. It also allows low-cost production by eliminating multiple equipment utilization. Motivated by these, we first present the fabrication process of the memory device and then explain the experimental and theoretical characterization and analysis. The memory effect of the thin-film ZnO charge-trapping memory cell is verified by a 2.35V hysteresis in drain current vs. gate voltage curve. The resulting memory behavior is also verified by physics-based TCAD simulations.
Benzer Tezler
- Şekil hafızalı alaşım esaslı ince film fotodiyotlar
Production and characterization of shape memory alloy based thin film photodiodes
OKTAY KARADUMAN
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiFırat ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANAN AKSU CANBAY
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi yöntemi ile B4C üretiminde katalizörlerin etkilerinin araştırılması
The investigation of effects of catalysts on the production of B4C via self propagating high temperature synthesis
HASAN ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Meyve dokularında niteliksel ölçüm yapabilen elle tutulabilir spektroskopik donanım tasarımı ve gerçeklemesi
Design and implementation of a hand-held devi̇ce to spectroscopically assess fruit quality
ALİ SARIKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA İNCİ ÇİLESİZ
- Tuning electron transport in metal films and graphene with organic monolayers
Başlık çevirisi yok
DERYA ATAÇ
- Synthesis and analysis of tungsten oxide-based chromogenic systems
Tungsten oksit tabanlı kromojenik sistemlerin üretimi ve analizi
AMIN TABATABAEI MOHSENI
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM