Радіаційностійкий запам’ятовуючий пристрій на базі халькогенідного склоподібного напівпровідника

  • В. М. Кичак Вінницький національний технічний університет
  • І. В. Слободян Вінницький національний технічний унівеситет
  • В. Л. Вовк Вінницький національний технічний університет
Ключові слова: аморфний напівпровідник, халькогенідні склоподібні напівпровідники, радіаційна стійкість, комірка пам’яті, доза опромінення, γ – кванти, плівковий польовий транзистор, перехід Шотткі

Анотація

Запропоновано структуру комірки пам’яті, в якій як елемент розв’язки, використовується тонкоплівковий польовий транзистор (ТПТ) з бар’єром Шотткі на базі аморфного напівпровідника (АН), а як перемикаючий елемент - плівка халькогенідного склоподібного напівпровідника. Розроблена фізична модель комірки пам’яті. Проведено дослідження залежності параметрів транзистора та комірки пам’яті від дози опромінення потоком нейтронів та  – квантів. Показано, що при зміні дози опромінення потоком нейтронів крутість стік-заслінної характеристики (СЗХ) зменшується на 10% при дозах порядку 1015 н/с, в той же час коефіцієнт передачі біполярного n-p-n транзистора зменшується на 20% вже при дозах 1013 н/c, що свідчить про значне підвищення радіаційної стійкості запропонованої комірки пам’яті. При опроміненні  – квантами в діапазоні до 2,6 Мрад  крутість СЗХ запропонованої структури змінюється лише на 10%. У випадку використання, як елемента розв’язки - ТПТ з ізольованим заслоном, крутість СЗХ зменшується на 50%. Показано, що струм запису інформації запропонованої структури при зміні дози потоку  – квантів до 2,6 Мрад змінюється приблизно на 10%, в той же час, у випадку застосування ТПТ з ізольованим заслоном, струм запису інформації змінюється на 50%. Проведене дослідження залежності струму заслону від дози опромінення  – квантами. При зміні дози опромінення від 0 до 2,6 Мрад струм заслону змінюється лише на 10%, що свідчить про високу стійкість запропонованої структури до дії проникної радіації.

Посилання

Перелік посилань

Белоус А.Н. Космическая электроника / А.Н. Белоус, В.А. Солодуха, С.В. Шведов // Монография в двух частях: Москва: Техносфера. - 2015. – 696 с.

Prinzie J. Optimal Physical Implementation of Radiation Tolerant High-Speed Digital Integrated Circuits in Deep-Submicron Technologies / Jeffrey Prinzie, Karel Appels, Szymon Kulis // Electronics. - 2019. - Vol. 8, No. 4. - pp. 432. doi: 10.3390/ electronics8040432

Kyungsoo Jeong Radiation-Hardened Instrumentation Amplifier for Sensor Readout Integrated Circuits in Nuclear Fusion Applications / Kyungsoo Jeong, Duckhoon Ro, Gwanho Lee, Myounggon Kang and Hyung-Min Lee // Electronics. - 2018. - Vol.7, No. 12. - pp. 429. doi: 10.3390/electronics7120429

Bjorn Van Bockel Radiation Assessment of a 15.6 ps Single-Shot Time-to-Digital Converter in Terms of TID~/ Bjorn Van Bockel, Jeffrey Prinzie and Paul Leroux // Electronics. - 2019. - Vol. 8, No. 5. - pp. 558, doi: 10.3390/ electronics8050558

Wong H.-S. P. Phase Change Memory / H.-S. Philip Wong et al. // Proceedings of the IEEE. – 2010. – Vol. 98, No 12. – pp. 2201-2227.

Rajendran B. Phase change memory technology [Електронний ресурс] / Bipin Rajendran [et al.] / IBM Research. – 2009. Режи доступу: http://www.itrs.net/ITWG/Beyond_CMOS/2010Memory_April/Proponent/Nanowire PCRAM.pdf

Кичак В.М. Підвищення радіаційної стійкості енергонезалежних запам’ятовуючих пристроїв на базі халькогенідних склоподібних напівпровідників / В.М. Кичак, І.В. Слободян, В.Л. Вовк // Вісник вінницького політехнічного інституту. - 2019. - № 4 (145). – с.116-123.

Мамедов А.К. Расчет тонкопленочных транзисторов с затвором Шоттки на основе аморфного полупроводника / А.К. Мамедов, Э.А. Алескеров, В.В. Ковальчук // Технология и конструирование в електронной аппаратуре. - 2003. - №2. - c. 18-21.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов / С. Зи . - М. : Мир, 1984. – 456 с.

Лазар А.П. Моделирование радиоционной стойкости элементов логических КМОП интегральных микросхем / Лазар А.П., Коршунов Ф.П. // Доклады БГУИР. - 2013. - № 5 (75).

Попович А. Халькогенидная энергонезависимая память CRAM / А. Попович // Компоненты и технологии. – 2010. – № 2 (103). – c.52–54.

{References

Belous A.N., Solodukha V.A. and Shvedov S.V. (2015) Kosmicheskaya elektronika [Space electronics], Moskow, Tekhnosfera, 696 p.

Prinzie J., Appels K. and Kulis S. (2019) Optimal Physical Implementation of Radiation Tolerant High-Speed Digital Integrated Circuits in Deep-Submicron Technologies. Electronics, Vol. 8, Iss. 4, pp. 432. DOI: 10.3390/electronics8040432

Jeong K., Ro D., Lee G., Kang M. and Lee H. (2018) A Radiation-Hardened Instrumentation Amplifier for Sensor Readout Integrated Circuits in Nuclear Fusion Applications. Electronics, Vol. 7, Iss. 12, pp. 429. DOI: 10.3390/electronics7120429

Bockel B.V., Prinzie J. and Leroux P. (2019) Radiation Assessment of a 15.6ps Single-Shot Time-to-Digital Converter in Terms of TID. Electronics, Vol. 8, Iss. 5, pp. 558. DOI: 10.3390/electronics8050558

Wong H.P., Raoux S., Kim S., Liang J., Reifenberg J.P., Rajendran B., Asheghi M. and Goodson K.E. (2010) Phase Change Memory. Proceedings of the IEEE, Vol. 98, Iss. 12, pp. 2201-2227. DOI: 10.1109/jproc.2010.2070050

Rajendran B. (2009) Phase change memory technology, IBM Research. Available at: http://www.itrs.net/ITWG/Beyond_CMOS/2010Memory_April/Proponent/Nanowire%20PCRAM.pdf

Kychak V.M., Slobodian I.V. and Vovk V.L. (2019) Improvement of Radiation Stability of Energy-dependent Storage Devices Based on Chalcogenide Glassy Semiconductors. Visnyk of Vinnytsia Politechnical Institute, Vol. 145, Iss. 4., pp.116-123. DOI: 10.31649/1997-9266-2019-145-4

Mamedov A.K., Aleskerov E.A. and Koval'chuk V.V. (2003) Raschet tonkoplenochnykh tranzistorov s zatvorom Shottki na osnove amorfnogo poluprovodnika [Calculation of thin-film transistors with Schottky gate based on amorphous semiconductor], Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature, No 2, pp. 18-21.

Zi S. (1984) Fizika poluprovodnikovykh priborov [Physics of semiconductor devices], Moskow, Mir, 456 p.

Lazar A.P. and Korshunov F.P. (2013) Radiation resistance simulation of logical cmos integrated circuits elements. Doklady BGUIR, Iss. 5(75). pp. 17-23.

Popovich A. (2010) Khal'kogenidnaya energonezavisimaya pamyat' CRAM [Chalcogenide non-volatile CRAM memory], Komponenty i tekhnologii. No (103), pp. 52–54.

Опубліковано
2020-03-30
Як цитувати
Кичак , В. М., Слободян , І. В. і Вовк , В. Л. (2020) «Радіаційностійкий запам’ятовуючий пристрій на базі халькогенідного склоподібного напівпровідника», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (80), с. 79-84. doi: 10.20535/RADAP.2020.80.79-84.
Номер
Розділ
Функціональна електроніка. Мікро та наноелектронна техніка