Photo-induced effects on charging and discharging of nanocrystals (NCs) in capacitor memories with Ge NCs in an HfO2 matrix as a floating gate layer are studied. The sequence of layers HfO2/Ge-HfO2/HfO2 was deposited on a p-Si substrate using magnetron sputtering. Well separated Ge NCs are obtained after rapid thermal annealing at 600 °C. The optoelectric capacitor memories were fabricated with a semi-transparent electrode on top of the structure and an Al electrode on the back side of the Si substrate. Light illumination effects on hysteresis curves were investigated using different operation modes. The hysteresis window increases by increasing the light exposure time. The spectral dependence of the hysteresis window shows the maximum contribution of the light in the wavelength range of 950–1000 nm, corresponding to both contributions from the Si substrate and from Ge NCs. The stored information about the electrical and optical pulses is also investigated in the regime of the flat band potential measurements (retention measurements). It is shown that in our memory structure, the photo-effect on the memory retention corresponds to a tunnelling transfer of negative charges from the Si substrate to Ge NCs, up to a mean value of 1.6 electrons per NC.

1.
Nanostructured Semiconductors-From Basic Research to Applications
, edited by
P.
Granitzer
and
K.
Rumpf
(
Pan Stanford Publishing Pte. Ltd
.,
2014
), ISBN: 978-981-4316-90-3.
2.
D.
Lehninger
,
J.
Beyer
, and
J.
Heitmann
,
Phys. Status Solidi A
215
,
1701028
(
2018
).
3.
T.-C.
Changa
,
F.-Y.
Jiana
,
S.-C.
Chenc
, and
Y.-T.
Tsai
,
Mater. Today
14
,
608
(
2011
).
4.
M. L.
Ciurea
and
A. M.
Lepadatu
,
Dig. J. Nanomater. Biostruct.
10
,
59
(
2015
).
5.
I.
Capan
,
A.
Carvalho
, and
J.
Coutinho
,
Beilstein J. Nanotechnol.
5
,
1787
(
2014
).
6.
T.
Kobayashi
,
T.
Endoh
,
H.
Fukuda
,
S.
Nomura
,
A.
Sakai
, and
Y.
Ueda
,
Appl. Phys. Lett.
71
,
1195
(
1997
).
7.
A. M.
Lepadatu
,
I.
Stavarache
,
T. F.
Stoica
, and
M. L.
Ciurea
,
Dig. J. Nanomater. Biostruct.
6
,
67
(
2011
).
8.
A. M.
Lepadatu
,
T.
Stoica
,
I.
Stavarache
,
V. S.
Teodorescu
,
D.
Buca
, and
M. L.
Ciurea
,
J. Nanopart. Res.
15
,
1981
(
2013
).
9.
A.
Slav
,
C.
Palade
,
A. M.
Lepadatu
,
M. L.
Ciurea
,
V. S.
Teodorescu
,
S.
Lazanu
,
A. V.
Maraloiu
,
C.
Logofatu
,
M.
Braic
, and
A.
Kiss
,
Scr. Mater.
113
,
135
(
2016
).
10.
A. M.
Lepadatu
,
C.
Palade
,
A.
Slav
,
A. V.
Maraloiu
,
S.
Lazanu
,
T.
Stoica
,
C.
Logofatu
,
V. S.
Teodorescu
, and
M. L.
Ciurea
,
Nanotechnology
28
,
175707
(
2017
).
11.
E. G.
Barbagiovanni
,
D. J.
Lockwood
,
P. J.
Simpson
, and
L. V.
Goncharova
,
Appl. Phys. Rev.
1
,
11302
(
2014
).
12.
Y.
Maeda
,
N.
Tsukamoto
, and
Y.
Yazawa
,
Appl. Phys. Lett.
59
,
3168
(
1991
).
13.
Y.
Park
,
C. C. S.
Chan
,
B. P. L.
Reid
,
L.
Nuttall
,
R. A.
Taylor
,
N.-S.
Lee
, and
Y. M.
Lee
,
Sci. Rep.
6
,
25449
(
2016
).
14.
L.
Pavesi
,
L.
Dal Negro
,
C.
Mazzoleni
,
G.
Franzò
, and
F.
Priolo
,
Nature
408
,
440
(
2000
).
15.
P. K.
Giri
and
S.
Dhara
,
J. Nanomater.
2012
,
905178
(
2012
).
16.
E. M. F.
Vieira
,
J.
Toudert
,
A. G.
Rolo
,
A.
Parisini
,
J. P.
Leitão
,
M. R.
Correia
,
N.
Franco
, and
E.
Alves
,
Nanotechnology
28
,
345701
(
2017
).
17.
R.
Bahariqushchi
,
R.
Raciti
,
A. E.
Kasapoğlu
,
E.
Gür
,
M.
Sezen
,
E.
Kalay
,
S.
Mirabella
, and
A.
Aydinli
,
Nanotechnology
29
,
185704
(
2018
).
18.
D.
Li
,
Y.
Jiang
,
P.
Zhang
,
D.
Shan
,
J.
Xu
,
W.
Li
, and
K.
Chen
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
233105
(
2017
).
19.
I.
Stavarache
,
A.-M.
Lepadatu
,
T.
Stoica
, and
M. L.
Ciurea
,
Appl. Surf. Sci.
285B
,
175
(
2013
).
20.
I.
Stavarache
,
V. A.
Maraloiu
,
C.
Negrila
,
P.
Prepelita
,
I.
Gruia
, and
G.
Iordache
,
Semicond. Sci. Technol.
32
,
105003
(
2017
).
21.
S.
Siontas
,
P.
Liu
,
A.
Zaslavsky
, and
D.
Pacifici
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
053508
(
2016
).
22.
R.
Bar
,
S.
Manna
, and
S. K.
Ray
,
Opt. Mater.
60
,
501
(
2016
).
23.
M. H.
Kuo
,
W. T.
Lai
,
T. M.
Hsu
,
Y. C.
Chen
,
C. W.
Chang
,
W. H.
Chang
, and
P. W.
Li
,
Nanotechnology
26
,
055203
(
2015
).
24.
Q.
Wan
,
N. L.
Zhang
,
W. L.
Liu
,
C. L.
Lin
, and
T. H.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
138
(
2003
).
25.
A.-M.
Lepadatu
,
A.
Slav
,
C.
Palade
,
I.
Dascalescu
,
M.
Enculescu
,
S.
Iftimie
,
S.
Lazanu
,
V. S.
Teodorescu
,
M. L.
Ciurea
, and
T.
Stoica
,
Sci. Rep.
8
,
4898
(
2018
).
26.
Charge-Trapping Non-Volatile Memories; Volume 1–Basic and Advanced Devices
, edited by
P.
Dimitrakis
(
Springer International Publishing
,
Switzerland
,
2015
).
27.
L.
Vescan
,
T.
Stoica
,
B.
Hollaender
,
A.
Nassiopoulou
,
A.
Olzierski
,
I.
Raptis
, and
E.
Sutter
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
3517
(
2003
).
28.
I.
Berbezier
,
A.
Karmous
,
A.
Ronda
,
T.
Stoica
,
L.
Vescan
,
R.
Geurt
,
A.
Olzierski
,
E.
Tsoi
, and
A. G.
Nassiopoulou
,
J. Phys.: Conf. Ser.
10
,
73
(
2005
).
29.
P. H.
Liao
,
K. P.
Peng
,
H. C.
Lin
,
T.
George
, and
P. W.
Li
,
Nanotechnology
29
,
205601
(
2018
).
30.
T.
Stoica
,
V.
Shushunova
,
C.
Dais
,
H.
Solak
, and
D.
Grützmacher
,
Nanotechnology
18
,
455307
(
2007
).
31.
T.
Stoica
and
E.
Sutter
,
Nanotechnology
17
,
4912
(
2006
).
32.
M.
Kanoun
,
C.
Busseret
,
A.
Poncet
,
A.
Souifi
,
T.
Baron
, and
E.
Gautier
,
Solid-State Electron.
50
,
1310
(
2006
).
33.
1S.
Das
,
R. K.
Singha
,
K.
Das
,
A.
Dhar
, and
S. K.
Ray
,
J. Nanosci. Nanotechnol.
9
,
5484
(
2009
).
34.
A.
Bag
,
R.
Aluguri
, and
S. K.
Ray
,
J. Nano-Electron. Phys.
3
,
878
(
2011
).
35.
S. K.
Ray
,
S.
Maikap
,
W.
Banerjee
, and
S.
Das
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
46
,
153001
(
2013
).
36.
R.
Bar
,
R.
Aluguri
,
S.
Manna
,
A.
Ghosh
,
P. V.
Satyam
, and
S. K.
Ray
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
093102
(
2015
).
37.
H.
Wang
,
Z.
Ji
,
L.
Shang
,
Y.
Chen
,
M.
Han
,
X.
Liu
,
Y.
Peng
, and
M.
Liu
,
Org. Electron.
12
,
1236
(
2011
).
38.
C.
Watson
,
M.
Devynck
, and
D. M.
Taylor
,
Org. Electron.
14
,
1728
(
2013
).
39.
X.
Gao
,
C.-H.
Liu
,
X.-J.
She
,
Q.-L.
Li
,
J.
Liu
, and
S.-D.
Wang
,
Org. Electron.
15
,
2486
(
2014
).
40.
J.
Ying
,
J.
Han
,
L.
Xiang
,
W.
Wang
, and
W.
Xie
,
Curr. Appl. Phys.
15
,
770
(
2015
).
41.
Y.
Zhou
,
S.-T.
Han
,
X.
Chen
,
F.
Wang
,
Y.-B.
Tang
, and
V. A. L.
Roy
,
Nat. Commun.
5
,
4720
(
2014
).
42.
M.
Yang
,
T. P.
Chen
,
L.
Ding
,
Y.
Liu
,
F. R.
Zhu
, and
S.
Fung
,
App. Phys. Lett.
95
,
091111
(
2009
).
43.
L.
Ding
,
T. P.
Chen
,
M.
Yang
,
J. I.
Wong
,
Y.
Liu
,
S. F.
Yu
,
F. R.
Zhu
,
M. C.
Tan
,
S.
Fung
,
C. H.
Tung
, and
A. D.
Trigg
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
103102
(
2007
).
44.
J.-T.
Li
,
L.-C.
Liu
,
P.-H.
Ke
,
J.-S.
Chen
, and
J.-S.
Jeng
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
49
,
115104
(
2016
).
45.
C.
Palade
,
A.
Slav
,
A. M.
Lepadatu
,
S.
Lazanu
,
M. L.
Ciurea
, and
T.
Stoica
, in
IEEE Conference Publications: 2017 International Semiconductor Conference (CAS)
(
2017
), p.
87
.
46.
S.
Chatbouria
,
M.
Troudi
,
A.
Fargi
,
A.
Kalboussi
, and
A.
Souifi
,
Superlattices Microstruct.
94
,
93
(
2016
).
47.
G. I.
Bourianoff
,
R.
Lindstedt
,
H. A.
Atwater
,
M.
Giorgi
,
R. J.
Walters
,
J. D.
Casperson
, and
P. G.
Kik
, U.S. patent 7,121474 B2 (
2006
).
48.
C.
Palade
,
A. M.
Lepadatu
,
A.
Slav
,
S.
Lazanu
,
V. S.
Teodorescu
,
T.
Stoica
, and
M. L.
Ciurea
,
Appl. Surf. Sci.
428
,
698
(
2018
).
49.
Y. M.
Niquet
,
G.
Allan
,
C.
Delerue
, and
M.
Lannoo
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
1182
1184
(
2000
).
50.
S.
Tiwari
,
F.
Rana
,
H.
Hanafi
,
A.
Hartstein
,
E. F.
Crabbe
, and
K.
Chan
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
1377
(
1996
).
You do not currently have access to this content.