改善Si3N4俘获层过擦现象的第一性原理研究?

摘要：

采用第一性原理方法对如何改善电荷俘获存储器的过擦现象进行了研究。过擦是由于氮空位中Si原子对电荷的局域能力弱导致,因此,在Si3N4超胞中分别建立了以C, N, O替换氮空位中的Si原子的缺陷结构作为本文的研究模型。分别计算了擦写之后体系的巴德电荷分布、相互作用能、态密度,借以分析替位原子对过擦的影响。巴德电荷分布的计算结果表明, Si3N4在O替位128号Si后的过擦现象被明显改善； C替位128号Si也可以改善过擦,但由于C替位对电荷的局域作用变弱,不利于电荷的存储实现；N替位128号Si则不能改善过擦；而在162和196号Si位置,三种原子的替换均无法改善过擦现象。相互作用能的研究表明,在128号Si位置,三种原子都能够和氮空位形成团簇,在体系中稳定存在。特别地, O替位Si后,体系中两缺陷的相互吸引作用最弱,从而写入的电荷能够短暂的打破O团簇的稳定性,实现电荷重构,将电荷局域在O团簇周围。此外,态密度的分析结果表明O在128号Si位置能够在Si3 N4禁带中引入深能级缺陷,深能级局域电荷的能力强。以上分析证明, O替位可以很好的改善Si3N4中的过擦现象。本文的研究结果为电荷俘获存储器改善过擦提供了一种方法,对提高器件的电荷保持特性和优化存储窗口具有指导意义。

关键词：第一性原理、过擦、氮空位、Si3 N4

分类号：H17;B56

资助基金：国家自然科学基金批准号:61376106资助的课题.* Project supported by the National Natural Science Foundation of China Grant 61376106

在线出版日期：2015-07-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共1页

页码：133102-1-133102-9