[發(fā)明專利]一種隨機數(shù)字發(fā)生器及其制備方法及其使用方法

有效

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• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111952374B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 周益春;楊添悅;廖佳佳;廖敏;彭強祥;曾斌建
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;B82Y40/00;B82Y30/00;B82Y10/00
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 鄭久興

本發(fā)明公開了一種隨機數(shù)字發(fā)生器，包括：負電容晶體管；所述負電容晶體管包括層疊的柵極和鐵電層；所述鐵電層背離所述柵極一側設置有源端和漏端，所述源端與所述漏端之間設置有溝道區(qū)；所述柵極為信號輸入端，所述漏端為信號輸出端。該隨機數(shù)字發(fā)生器利用鐵電介質層的電容與晶體管溝道中的電容匹配，整體產生不可預測的負電容條件，可以降低隨機數(shù)字發(fā)生器的功耗；并且，該隨機數(shù)字發(fā)生器的結構較簡單，有利于電路的集成。

技術領域

本發(fā)明涉及信息技術領域，尤其涉及一種隨機數(shù)字發(fā)生器及其制備方法及其使用方法。

背景技術

隨機數(shù)廣泛應用于當今通信領域的信息加密、科學研究中的統(tǒng)計模擬、安全領域的隨機密鑰與身份驗證等。隨機數(shù)可分為兩大類，真隨機數(shù)和偽隨機數(shù)。其中，偽隨機數(shù)主要是通過計算機時序電路或者隨機函數(shù)的設置，使其在某種程度上呈現(xiàn)數(shù)字隨機發(fā)生的現(xiàn)象，但是理論上可以被破解，因此在信息安全的應用中存在隱患。真隨機數(shù)字一般是通過某種不確定的物理過程產生真正具有隨機性的輸出信號，例如電路中隨機產生的噪聲信號、混沌、電介質材料被擊穿的時間等。這類隨機數(shù)字發(fā)生器的電路設計比較復雜且不利于低功耗電子器件的發(fā)展。

進一步優(yōu)化器件結構，簡化器件制備工藝也是高性能低成本器件的要求之一。

發(fā)明內容

（一）發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是提供一種隨機數(shù)字發(fā)生器及其制備方法及其使用方法以解決現(xiàn)有技術隨機數(shù)發(fā)生器工作電壓高且結構復雜不利于集成的問題。

（二）技術方案

為解決上述問題，本發(fā)明的第一方面提供了一種隨機數(shù)字發(fā)生器，包括：

負電容晶體管；所述負電容晶體管包括層疊的柵極和鐵電層；所述鐵電層背離所述柵極一側設置有源端和漏端，所述源端與所述漏端之間設置有溝道區(qū)；所述柵極為信號輸入端，所述漏端為信號輸出端。

進一步地，所述溝道區(qū)由半導體材料組成。

進一步地，所述半導體材料為氧化銦納米線薄膜、三五族納米線薄膜或碳納米管薄膜。

進一步地，所述鐵電層的材質為具有氧化鉿基鐵電薄膜材料、鋯鈦酸鉛薄膜材料、層狀鉍系鐵電材料或聚偏氟乙烯。

進一步地，所述鐵電層與所述溝道區(qū)之間還設置有常規(guī)柵介質層；所述常規(guī)柵介質層的材料為氧化鉿、氧化鋯、氧化硅、氧化鋁、氧化鑭或六方氮化硼。

進一步地，所述源端和所述漏端為與半導體材料形成歐姆接觸的電極材料；所述源端和所述漏端的電極材料為單質金屬電極、金屬氧化物電極或金屬硅化物。

進一步地，所述單質金屬電極為Pt、Ni、Pd、Au、Ti、Ag、Fe、Sc或Al。

進一步地，所述氧化物金屬電極為ITO，SrO，F(xiàn)e₂O₃，Co₃O₄，MnO₂，RuO₂，NiO，WO_x、NiMnO₃、NiMn₂O₄或Ni₆MnO₈。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種隨機數(shù)字發(fā)生器制備方法，包括：

在襯底上沉積半導體層、鐵電層或者鐵電層與普通柵介質層的疊層和柵金屬電極；在所述半導體層的兩側完成晶體管的源端和漏端；所述柵金屬電極為信號輸入端，所述漏端為信號輸出端。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種隨機數(shù)字發(fā)生器使用方法，包括：

在t₀時刻將上述技術方案任一項所述的隨機數(shù)字發(fā)生器的源電極接地，并將漏端和柵極輸入低電平；