Résumé - Dispositifs de mémoire non volatils basés sur des hétérostructures de graphène avec programmation de la porte flottante supérieure

Dispositifs de mémoire non volatils basés sur des hétérostructures de graphène avec programmation de la porte flottante supérieure

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"}

{cond-mat.mes-hall}

Les chercheurs ont développé un nouveau dispositif de mémoire non volatile utilisant une hétérostructure en graphène avec programmation de la porte flottante supérieure. Ce dispositif est basé sur des transistors à effet de champ à deux portes (GFETs) et utilise une seule puce métallique directement au-dessus du canal en hexagonal boron nitride (hBN)-graphène. Cette architecture unique agit à la fois en tant que porte supérieure, réservoir de porte flottante (FG) et contact de réinitialisation actif. Le dispositif présente une hétérostructure van der Waals ultramince avec une forte couplage capacitif au port arrière, ce qui permet un fenêtre de mémoire ajustable et large. Cette fenêtre est proportionnelle à la tension du port arrière et est encore améliorée en réduisant l'épaisseur de l'hBN ou en augmentant la surface de la FG. Le dispositif démontre une programmation de charge réversible et à haute efficacité (>90%) ainsi qu'un comportement non volatile robuste sur une large gamme de températures (10 – 300 K) et des vitesses d'opération. Il présente également une endurance supérieure à 9800 cycles. Un électrode supérieure terrestre assure une effacement de charge à la demande, offrant une fonctionnalité absente dans les conceptions standard de portes flottantes. Cela rend les GFETs basés sur l'hBN/graphène une plateforme compacte et économe en énergie pour la mémoire flash 2D de prochaine génération. La recherche a des implications pour les schémas de mémoire à plusieurs niveaux et l'électronique cryogénique. Le dispositif fonctionne sur le principe de piégeage de charge dans la couche de la porte flottante, ce qui entraîne un déplacement de la tension de seuil et définit les états logiques du dispositif. La fenêtre de mémoire est ajustable et dépend de l'épaisseur de l'hBN supérieur et de la surface de la FG. Les chercheurs ont proposé un modèle dynamique pour expliquer le comportement du dispositif et démontrer sa réponse non volatile. Le dispositif présente des performances excellentes, avec une haute efficacité de programmation, une large gamme de températures d'opération et une longue endurance. La capacité de réinitialiser le dispositif en接地ant l'électrode supérieure met en lumière son potentiel pour des architectures de mémoire réconfigurables et à faible consommation d'énergie. Cette recherche ouvre la voie aux systèmes de mémoire 2D échelonnables et à leur intégration dans les électroniques à haute densité et compatibles avec la technologie quantique.