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

相變存儲器概述相變存儲器是利用硫系化合物作為存儲介質(zhì)的一種非易失性隨機(jī)存儲器，是.Ovshinsky 在 20 世紀(jì) 60 年代提出的 Ovshinsky 電子效應(yīng)存儲器[19]。由于其具度快、擦寫次數(shù)高、功耗低、穩(wěn)定性好、可多值存儲、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器的熱門候選。.1 相變存儲器原理相變存儲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)的時候，原子呈長程有序排列，電阻率低；而當(dāng)材料處的時候，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)來對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲中的 1 和 0 兩個邏輯狀態(tài)。而通過對其施加不同的電，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)的存儲與擦除。其非晶態(tài)具體形貌見圖 1-2。

米級的尺寸下依然能保持良好的性能。上對相變材料的要求，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)歷了漫長的過程。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，但是會讓結(jié)晶速率；然后，研究者又找到了 Sb 這個活躍元素[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[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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：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接口相變存儲卡的設(shè)計[D];華中科技大學(xué);2011年

本文編號：2707074