本文關(guān)鍵詞： 非揮發(fā)性存儲(chǔ)器 阻變存儲(chǔ)器 阻變機(jī)制 建模仿真　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著便攜式移動(dòng)多媒體電子產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展,非揮發(fā)性存儲(chǔ)器Flash迅速占據(jù)了存儲(chǔ)芯片的絕大部分市場。但是根據(jù)摩爾定律,特征尺寸在不斷縮減,在進(jìn)入20nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)之后,Flash存儲(chǔ)器由于其物理局限性正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。業(yè)界普遍認(rèn)為16nm-3D技術(shù)將會(huì)是Flash存儲(chǔ)器最后的舞臺(tái)。為了應(yīng)對危機(jī),多種類型的新型存儲(chǔ)器,如鐵電存儲(chǔ)器(FeRAM)、相變存儲(chǔ)器(PRAM)、磁阻存儲(chǔ)器(MRAM)以及阻變存儲(chǔ)器(RRAM)應(yīng)運(yùn)而生。其中RRAM由于其結(jié)構(gòu)簡單,操作速度快,可等比縮小至納米量級(jí),與CMOS工藝兼容等諸多優(yōu)點(diǎn),對高集成、低功耗技術(shù)要求極具吸引力。特別是基于二元金屬氧化物的RRAM研究已然成為研究的焦點(diǎn),而且也被認(rèn)為是新一代非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的最有力競爭者。但是目前針對RRAM的研究還未成熟,在阻變機(jī)制方面沒有統(tǒng)一的理論,器件的耐久性、一致性等都表現(xiàn)較差,需要大量研究。本文主要根據(jù)目前的研究現(xiàn)狀,針對RRAM的阻變機(jī)制進(jìn)行了兩方面的研究。其一是,根據(jù)業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)可的電化學(xué)型(ECM)導(dǎo)電細(xì)絲機(jī)制,結(jié)合前人的一些研究成果,開展了一個(gè)完整的用于描述ECM單元阻變行為的數(shù)學(xué)模型研究。對ECM單元的SET和RESET過程中電流電壓的變化、導(dǎo)電細(xì)絲的生長以及溶解過程進(jìn)行了詳細(xì)描述。第二部分內(nèi)容是針對所建立的數(shù)學(xué)模型,采用MATLAB工具對模型中的不同參數(shù)進(jìn)行仿真,如SET和RESET過程的電流電壓、隧穿間隙的變化,不同電極材料對阻變I-V特性的影響等諸多內(nèi)容。仿真工作一方面可以更加形象地理解RRAM的導(dǎo)電機(jī)制,驗(yàn)證模型的合理性;另一方面可以對實(shí)際RRAM存儲(chǔ)器制備提出合理的建議、應(yīng)該注意的因素等,以此來提高RRAM的特性。
[Abstract]:With the rapid development of portable mobile multimedia electronics, non-volatile memory (Flash) has rapidly taken over most of the market for memory chips. But according to Moore's Law, feature sizes are shrinking. After entering 20nm technology node, flash memory is facing severe challenge because of its physical limitation. It is widely believed that 16nm-3D technology will be the final stage of Flash memory. For example, ferroelectric memory (FeRAM), phase change memory (PRAM), magnetoresistive memory (MRAM) and resistive memory (RRAM) have come into being. Among them, RRAM has many advantages such as simple structure, fast operation speed, equal ratio can be reduced to nanometer order, compatible with CMOS process and so on, so it is highly integrated. Low-power technology is very attractive, especially RRAM based on binary metal oxides has become the focus of research. It is also considered to be the most powerful contender of the new generation of non-volatile memory. However, the research on RRAM is not yet mature, there is no unified theory in resistance mechanism, the durability and consistency of devices are poor. According to the current research situation, two aspects of the resistance mechanism of RRAM are studied in this paper. One is, according to the widely accepted electrochemistry type of RRAM, the mechanism of conducting filament, combined with some previous research results, A complete mathematical model for describing the resistive behavior of ECM cells is developed. The changes of current and voltage during the SET and RESET processes of ECM cells are investigated. The growth and dissolution process of the conductive filament are described in detail. The second part is to simulate the different parameters of the model by MATLAB tools, such as the current and voltage of SET and RESET process. The change of tunneling gap and the influence of different electrode materials on the resistance I-V characteristics and so on. On the one hand the simulation work can understand the conductive mechanism of RRAM more vividly and verify the rationality of the model. On the other hand, some reasonable suggestions and factors should be paid attention to for the preparation of actual RRAM memory, so as to improve the characteristics of RRAM.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP333

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本文編號(hào)：1509903