Resumen - Dispositivos de memoria no volátil basados en heteroestructuras de grafeno con programación de puerta flotante superior

Dispositivos de memoria no volátil basados en heteroestructuras de grafeno con programación de puerta flotante superior

2025-07-10 16:26:46

{"Gabriel L. Rodrigues","Ana B. Yoshida","Guilherme S. Selmi","Nickolas T. K. B de Jesus","Igor Ricardo","Kenji Watanabe","Takashi Taniguchi","Rafael F. de Oliveira","Victor Lopez-Richard","Alisson R. Cadore"}

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Los investigadores han desarrollado un dispositivo de memoria no volátil novedoso utilizando una heteroestructura de grafito con programación de puerta flotante superior. Este dispositivo se basa en transistores de efecto de campo con dos puertas (GFETs) y utiliza una única placa metálica directamente sobre el canal de grafito nitruro de boro hexagonal (hBN). Esta única arquitectura actúa como puerta superior, depósito de puerta flotante (FG) y contacto de reset activo simultáneamente. El dispositivo cuenta con una heteroestructura ultrablanca de van der Waals con fuerte耦合电容至后puerta, lo que permite un amplio ventanal de memoria ajustable. Este ventanal escala con la voltaje de la puerta trasera y se mejora adicionalmente mediante la reducción del espesor de hBN o el aumento del área de FG. El dispositivo muestra programación de carga reversible y de alta eficiencia (>90%) y un comportamiento no volátil robusto en una amplia gama de temperaturas (10 – 300 K) y velocidades de operación. También muestra una resistencia superior a 9800 ciclos. Un electrodo superior a tierra ofrece borrado de carga a demanda, ofreciendo una funcionalidad ausente en los diseños de FG estándar. Esto hace que los GFETs basados en hBN/grafito sean una plataforma compacta y eficiente en energía para la memoria flash 2D de próxima generación. La investigación tiene implicaciones para los esquemas de memoria de múltiples niveles y la electrónica criogénica. El dispositivo opera sobre el principio de trampa de carga en la capa de FG, lo que lleva a un desplazamiento de la voltaje de umbral y define los estados lógicos del dispositivo. El ventanal de memoria es ajustable y depende del espesor de hBN superior y del área de FG. Los investigadores han propuesto un modelo dinámico para explicar el comportamiento del dispositivo y demostrar su respuesta no volátil. El dispositivo muestra excelente rendimiento, con alta eficiencia de programación, amplio rango de temperaturas operativas y larga resistencia. La capacidad de resetear el dispositivo poniendo a tierra el electrodo superior resalta aún más su potencial para arquitecturas de memoria reconfigurable y de baja potencia. Esta investigación abre la puerta para sistemas de memoria 2D escalables y su integración en electrónicos de alta densidad y compatibles con cuántica.