發(fā)布時(shí)間：2020-06-11 00:06

【摘要】： 作為目前最有可能取代FLASH成為存儲(chǔ)器市場(chǎng)上下一代主流產(chǎn)品的相變隨機(jī)存儲(chǔ)器,在近段時(shí)間獲得了迅猛的發(fā)展。相比其他市場(chǎng)上的主流存儲(chǔ)器,相變存儲(chǔ)器有著非易失性、快擦寫(xiě)速度、高可靠性、低功耗、長(zhǎng)壽命、與CMOS工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)。然而,在相變存儲(chǔ)器飛速發(fā)展的同時(shí),相變存儲(chǔ)器的相關(guān)測(cè)試技術(shù)也面臨了巨大的挑戰(zhàn),適用于相變存儲(chǔ)器特性的測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試方法也隨之成為焦點(diǎn)�；谶@一點(diǎn),本文研制了一套相變存儲(chǔ)器電特性測(cè)試系統(tǒng)來(lái)測(cè)試相變存儲(chǔ)器的相關(guān)電特性,該系統(tǒng)由皮秒脈沖發(fā)生器、半導(dǎo)體特性測(cè)試儀、微控探針臺(tái)、射頻/直流探針、射頻電纜以及6G示波器組成。 相變存儲(chǔ)器的寫(xiě)入、擦除、讀出操作可以通過(guò)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生不同幅度和寬度的激勵(lì)脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文基于相變存儲(chǔ)器的工作原理,在自主研制的測(cè)試平臺(tái)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一系列的相變存儲(chǔ)單元電特性的測(cè)試方案,包括I-V/V-I特性測(cè)試、重復(fù)性測(cè)試、寫(xiě)脈沖初始條件測(cè)試、擦脈沖初始條件測(cè)試、穩(wěn)定性測(cè)試、疲勞特性測(cè)試,高速相變存儲(chǔ)器電特性測(cè)試等。本文還深入探究了相變存儲(chǔ)器的最快寫(xiě)入速度,并實(shí)現(xiàn)了200ps的寫(xiě)入操作。 這些測(cè)試方案及測(cè)試結(jié)果為相變存儲(chǔ)器工作速度、功耗、工作壽命等特性的研究提供了有效的途徑和參考,對(duì)相變材料特性的研究也具有指導(dǎo)意義。
【圖文】：

相變存儲(chǔ)器概述相變存儲(chǔ)器是利用硫系化合物作為存儲(chǔ)介質(zhì)的一種非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器，是.Ovshinsky 在 20 世紀(jì) 60 年代提出的 Ovshinsky 電子效應(yīng)存儲(chǔ)器[19]。由于其具度快、擦寫(xiě)次數(shù)高、功耗低、穩(wěn)定性好、可多值存儲(chǔ)、與 MOS 工藝兼容良，在 2000 年后得到飛速發(fā)展，如今已成為下一代主流存儲(chǔ)器的熱門(mén)候選。.1 相變存儲(chǔ)器原理相變存儲(chǔ)器的核心就是相變材料。相變材料一般情況下有兩種狀態(tài)：多晶態(tài)。當(dāng)材料處于多晶態(tài)的時(shí)候，原子呈長(zhǎng)程有序排列，電阻率低；而當(dāng)材料處的時(shí)候，原子呈短程有序排列，電阻率高。這樣我們就可以應(yīng)用相變材料的非晶態(tài)來(lái)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的 1 和 0 兩個(gè)邏輯狀態(tài)。而通過(guò)對(duì)其施加不同的電，便可使其在多晶態(tài)和非晶態(tài)之間轉(zhuǎn)變，也就完成了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與擦除。其非晶態(tài)具體形貌見(jiàn)圖 1-2。

米級(jí)的尺寸下依然能保持良好的性能。上對(duì)相變材料的要求，自 1968 年 S.R.Ovshinsky 發(fā)現(xiàn) Te 材料學(xué)者不斷地優(yōu)化材料，這其中經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程。純 Te 材料具有很快的結(jié)晶速度，但是非晶狀態(tài)在室溫下不穩(wěn)后，可以增加非晶狀態(tài)在室溫下的穩(wěn)定度，但是會(huì)讓結(jié)晶速率；然后，研究者又找到了 Sb 這個(gè)活躍元素[24-25]。其中 SbTe 合環(huán)操作性能好，而 GeTe 合金的非晶態(tài)穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高；考慮SbTe 合金材料最終被提出，它兼顧了非晶態(tài)的穩(wěn)定性、結(jié)晶方面的優(yōu)勢(shì)[26-27]，成為當(dāng)今相變材料的主流。從事相變材料的學(xué)者普遍認(rèn)為 GeSbTe 是比較成熟優(yōu)越的相變Te5，Ge1Sb2Te4，，Ge1Sb4Te7，這其中又以 Ge2Sb2Te5性能最佳GeSbTe 一系列材料在結(jié)晶速度，結(jié)晶溫度上的差異[28]。本論存儲(chǔ)單元均是以 Ge2Sb2Te5作為相變材料。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP333

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 徐揚(yáng);PCI Express接口相變存儲(chǔ)卡的設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2707074