隨著半導(dǎo)體技術(shù)工藝節(jié)點不斷推進,傳統(tǒng)閃存(Flash)面臨著許多缺陷和一系列技術(shù)難題。一方面,由于Flash存儲器編程電壓較高,需要特殊的結(jié)構(gòu)提升電壓(如電荷泵,Charge Pump)從而加大了電路設(shè)計難度。另一方面,傳統(tǒng)馮·諾依曼計算系統(tǒng)涉及單獨的處理和存儲單元,導(dǎo)致數(shù)據(jù)移動速率緩慢并且需要消耗大量能量。另外隨著特征尺寸不斷縮小還會帶來工藝、電路局部升溫和保持性變差等可能無法解決的問題,因此目前的半導(dǎo)體技術(shù)不能滿足對未來超高密度存儲的要求。尤其是最近與人工智能相關(guān)的以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用程序爆炸性增長使該問題更加突出。為了應(yīng)對這些問題,工業(yè)界和學(xué)術(shù)界對下一代非易失性存儲器提出了兩種發(fā)展思路。一種是在當前Flash技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對出現(xiàn)的問題進行技術(shù)上的改進,以期望在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上向前繼續(xù)推進。另一種思路則在Flash走向物理極限之后,以全新非易失性存儲器技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)Flash技術(shù)。基于離子參與的氧化還原電阻式存儲器(RRAM或稱為憶阻器,memristor)具有低功耗、較高開關(guān)速度、良好保持性、高耐久性和可縮放性等優(yōu)點,被認為是未來非易失性存儲技術(shù)最有希望的候選者之一。特別是使用固態(tài)電...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.3不同開關(guān)機制憶阻器的運行示意圖:b,界面切換;c,阻變層電阻整體變化的器件;d,金屬陽離子器件的開啟(或稱為導(dǎo)通)過程:Ag/SiO2/Pt器件;e,陰離子器件的開啟操作:TiN/HfO2/Pt;f,雙離子器件的開啟操作:Ag/Ta2O5/Pt。導(dǎo)電絲在d–f中用黑色虛線標記。

根據(jù)導(dǎo)致電阻轉(zhuǎn)換的離子類型不同,憶阻器主要可分為三類,即陽離子器件(也稱為電化學(xué)金屬存儲,ECM),陰離子器件(也稱為價電荷存儲,VCM)和雙離子器件。典型的陽離子裝置由電化學(xué)活性金屬/介質(zhì)層/惰性金屬結(jié)構(gòu)組成。當器件特征尺寸減小到納米級別時,介質(zhì)層可以使用多種類型的固體電解質(zhì)[....

圖1.4導(dǎo)電細絲形成的原位TEM圖像及示意圖。a,b)同一器件中兩個位置上具有不同尺寸有源電極的原位I-V曲線以及尺寸可變的CF生長的相應(yīng)TEM圖像,Cu尖端電極和CF的直徑分別為30 nm和8 nm以及60 nm和20 nm;c)器件在沒有偏置電壓的情況下的啟動狀態(tài)示意圖;d)SET過程中Cu團簇遷移和CF生長的示意圖。e)在器件中生長的薄而離散的簇狀CF示意圖。。

通過透射電子顯微鏡(TEM)或掃描電鏡(SEM)已經(jīng)對金屬離子器件進行了深入研究,而且這兩種技術(shù)也是目前研究憶阻器機制最常用的表征手段,可以探究憶阻器件的開關(guān)機理。在形成過程中,已經(jīng)觀察到一類涉及CFs以銀納米顆粒鏈或連續(xù)銀晶相的形式生長[100,101]。CFs的生長方向和切換....

圖1.5基于Lix MoS2器件之間的類突觸運算及Li+離子重新分布的示意圖。

圖1.4導(dǎo)電細絲形成的原位TEM圖像及示意圖。a,b)同一器件中兩個位置上具有不同尺寸有源電極的原位I-V曲線以及尺寸可變的CF生長的相應(yīng)TEM圖像,Cu尖端電極和CF的直徑分別為30nm和8nm以及60nm和20nm;c)器件在沒有偏置電壓的情況下的啟動狀態(tài)示意圖;d)....

圖1.7通過原位TEM在Ag/Ta2O5/Pt器件中觀察到雙離子導(dǎo)電機制及其示意圖。

2015年Wedig等人首先推測,Ta、Hf和Ti等金屬的陽離子遷移與可以參與與氧空位的遷移競爭導(dǎo)致陽極上的氧空位和金屬原子共同構(gòu)成了納米絲的化學(xué)結(jié)構(gòu),并最終實現(xiàn)金屬氧化物憶阻器的電阻轉(zhuǎn)換[98]。自此,已通過實驗證明并闡述涉及陽離子和陰離子同時遷移的切換機制。在這些雙離子器件中....

本文編號：4041767