本文關(guān)鍵詞：導(dǎo)電橋接存儲(chǔ)器的解析模型的研究

  更多相關(guān)文章： 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電遷移 縱向生長(zhǎng) 橫向生長(zhǎng) 形成過程

【摘要】：本課題是導(dǎo)電橋接存儲(chǔ)器（CBRAM, Conducting-bridge random accessmemory）的解析模型的研究，，CBRAM是一種新型非揮發(fā)存儲(chǔ)器，是可能成為下一代通用存儲(chǔ)技術(shù)的新型技術(shù)之一，近些年已成為國(guó)際上相關(guān)研究的熱點(diǎn)。本文介紹了CBRAM器件的基本概念及其具有競(jìng)爭(zhēng)力的各項(xiàng)能指標(biāo)，對(duì)CBRAM工作的物理機(jī)理進(jìn)行了分析，基于CBRAM工作過程的物理機(jī)理建立了解析模型。在物理機(jī)理方面考慮了金屬離子在固態(tài)電解質(zhì)中的遷移以及金屬電極表面的氧化還原反應(yīng)。本研究的重點(diǎn)在于細(xì)絲形成(forming)過程和金屬導(dǎo)電細(xì)絲的橫向生長(zhǎng)階段。本模型在前人物理機(jī)理的分析以及數(shù)值仿真工作的基礎(chǔ)上完善了CBRAM工作的物理機(jī)制，認(rèn)為金屬導(dǎo)電細(xì)絲在不同的生長(zhǎng)階段受到不同的物理機(jī)制的約束，將細(xì)絲生長(zhǎng)過程分為了幾個(gè)階段，并對(duì)每個(gè)生長(zhǎng)階段進(jìn)行分析，給出了細(xì)絲生長(zhǎng)過程中細(xì)絲尺寸與生長(zhǎng)時(shí)間之間的解析表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步給出了器件工作的外加電壓和切換時(shí)間之間的解析表達(dá)式。另外，文章認(rèn)為細(xì)絲的橫向生長(zhǎng)機(jī)制是器件會(huì)有不同低阻態(tài)的原因，利用不同限流條件下器件會(huì)有不同低阻狀態(tài)的原理可以實(shí)現(xiàn)多值存儲(chǔ)。并通過理論分析求解出了低阻態(tài)電阻與限流之間的解析表達(dá)式，該解析式直接地反映出了低阻態(tài)電阻與限流之間的反比關(guān)系。該解析模型的正確性和可靠性通過分別與數(shù)值結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比來驗(yàn)證，比較結(jié)果證明解析模型與數(shù)值結(jié)果完全符合，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠成功擬合，這就證明了此模型是正確可靠的。根據(jù)器件結(jié)構(gòu)和所加偏壓該模型可以快速正確地預(yù)測(cè)CBRAM存儲(chǔ)單元的在高阻態(tài)和低阻態(tài)之間切換的時(shí)間，同時(shí)依據(jù)該解析模型可以根據(jù)高阻態(tài)和低阻態(tài)之間切換所需時(shí)間和切換電壓選擇合適的固態(tài)電解質(zhì)層的厚度，從而達(dá)到優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)的目的。
【關(guān)鍵詞】：氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電遷移 縱向生長(zhǎng) 橫向生長(zhǎng) 形成過程
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 引言9-16
• 1.1 課題研究背景和意義9
• 1.2 目前通用存儲(chǔ)器9-11
• 1.2.1 SRAM9-10
• 1.2.2 DRAM10
• 1.2.3 Flash10-11
• 1.3 幾種新的非揮發(fā)存儲(chǔ)器11-14
• 1.3.1 FeRAM11-12
• 1.3.2 MRAM12
• 1.3.3 PCRAM12-13
• 1.3.4 RRAM13-14
• 1.4 CBRAM 的發(fā)展歷史及模型研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 本論文的主要工作和論文框架15-16
• 第2章 導(dǎo)電橋接存儲(chǔ)器的基本概念16-26
• 2.1 細(xì)絲理論16-17
• 2.2 器件結(jié)構(gòu)及其材料17-18
• 2.3 器件的工藝制程18-19
• 2.4 器件的特性19-22
• 2.4.1 非易失性19
• 2.4.2 器件的尺寸縮小19-20
• 2.4.3 器件轉(zhuǎn)換速度20-21
• 2.4.4 器件的耐久性21-22
• 2.4.5 器件的保持時(shí)間22
• 2.5 CBRAM 電路22-26
• 第3章 導(dǎo)電橋接存儲(chǔ)器的物理模型26-33
• 3.1 三個(gè)物理過程26-29
• 3.1.1 陽極金屬的溶解26-27
• 3.1.2 離子遷移27-28
• 3.1.3 還原反應(yīng)28-29
• 3.2 細(xì)絲的生長(zhǎng)及斷裂29-33
• 3.2.1 細(xì)絲的生長(zhǎng)和斷裂29-31
• 3.2.2 細(xì)絲幾何形狀31-33
• 第4章 CBRAM 解析模型33-44
• 4.1 Forming 過程33-41
• 4.1.1 金屬陽離子的初始遷移33-34
• 4.1.2 陽離子還原及細(xì)絲生長(zhǎng)34-41
• 4.2 細(xì)絲橫向生長(zhǎng)41-44
• 第5章 模型驗(yàn)證44-49
• 第6章 從模型得到的結(jié)論49-50
• 第7章 總結(jié)50-51
• 致謝51-52
• 參考文獻(xiàn)52-57
• 附錄57

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