本文關(guān)鍵詞：VCM型阻變存儲(chǔ)器機(jī)理及仿真研究

  更多相關(guān)文章： 非揮發(fā)性存儲(chǔ)器 RRAM 建模 仿真

【摘要】：近年來，在便攜電子產(chǎn)品推動(dòng)下，作為主流存儲(chǔ)器件技術(shù)的FLASH技術(shù)受到了越來越大的挑戰(zhàn)。雖然摩爾定律還能夠預(yù)測目前半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，但是22nm的工藝水平已經(jīng)很難在繼續(xù)減小下去，F(xiàn)LASH技術(shù)的存儲(chǔ)器越來越難滿足人們的需求了。這時(shí)人們不得不找尋新的技術(shù)方法來滿足我們對(duì)于存儲(chǔ)設(shè)備的要求。在眾多的新型非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中，阻變式存儲(chǔ)器（RRAM）因具有簡單的結(jié)構(gòu)、可高密度集成、較小的編程電流、低功耗、高速度讀寫能力以及與目前傳統(tǒng)的CMOS工藝兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有希望的下一代非揮發(fā)性存儲(chǔ)設(shè)備。通過電壓激勵(lì)，RRAM存儲(chǔ)器件單元的電阻能夠?qū)崿F(xiàn)高阻態(tài)與低阻態(tài)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)字“1”和“0”的存儲(chǔ)。目前科學(xué)家們主要研究二元金屬氧化物基的阻變存儲(chǔ)設(shè)備，這是因?yàn)檫@種材料的結(jié)構(gòu)簡單以及制作簡單，逐漸成為新型存儲(chǔ)器領(lǐng)域的的主要研究材料。 本文首先介紹了RRAM阻變存儲(chǔ)器基本原理和研究現(xiàn)狀，并根據(jù)RRAM研究的相關(guān)機(jī)理，，提出用數(shù)學(xué)公式與建模仿真相結(jié)合的方法，對(duì)幾種不同類型的RRAM機(jī)理進(jìn)行探索。其次學(xué)習(xí)和使用了COMSOL Multiphysics軟件，并對(duì)對(duì)RRAM中的VCM型的兩種單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行器件建模和仿真。最后，根據(jù)仿真結(jié)果，驗(yàn)證了VCM理論的解釋阻變機(jī)制的合理性，對(duì)RRAM存儲(chǔ)器的未來發(fā)展提出了一系列建議。
【關(guān)鍵詞】：非揮發(fā)性存儲(chǔ)器 RRAM 建模 仿真
【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
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 引言7
• 1.2 傳統(tǒng)的 FLASH 存儲(chǔ)器7-8
• 1.3 新型非揮發(fā)性存儲(chǔ)器8-10
• 1.3.1 鐵電式隨機(jī)存儲(chǔ)器8-9
• 1.3.2 磁阻式隨機(jī)存儲(chǔ)器9
• 1.3.3 相變式隨機(jī)存儲(chǔ)器9-10
• 1.3.4 阻變式隨機(jī)存儲(chǔ)器10
• 1.4 本文研究內(nèi)容與編排10-13
• 第二章 RRAM 綜述13-23
• 2.1 RRAM 的工作原理13-16
• 2.1.1 FORMING 過程13-14
• 2.1.2 SET 和 RESET 過程14-15
• 2.1.3 RRAM 性能指標(biāo)15-16
• 2.2 RRAM 阻變機(jī)制16-20
• 2.2.1 導(dǎo)電細(xì)絲理論16-17
• 2.2.2 SCLC 效應(yīng)17-18
• 2.2.3 缺陷能級(jí)的電荷俘獲和釋放機(jī)制18
• 2.2.4 肖特基發(fā)射效應(yīng)18-19
• 2.2.5 Pool-Frenkel 效應(yīng)19-20
• 2.3 RRAM 的結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3.1 單層結(jié)構(gòu)20
• 2.3.2 雙層結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3.3 多層結(jié)構(gòu)21
• 2.4 小結(jié)21-23
• 第三章 RRAM 仿真基礎(chǔ)概述23-35
• 3.1 基于氧化-還原反應(yīng)的 RRAM 阻變機(jī)制23-25
• 3.1.1 ECM 機(jī)理23-24
• 3.1.2 VCM 機(jī)理24
• 3.1.3 TCM 機(jī)理24-25
• 3.2 固態(tài)中的電子和離子輸運(yùn)25-26
• 3.3 金屬-絕緣層界面處的電子傳輸26-30
• 3.4 仿真工具 COMSOL Multiphysics 的簡介30-33
• 3.4.1 焦耳熱模型結(jié)構(gòu)建立30-32
• 3.4.2 模型網(wǎng)格劃分和求解32-33
• 3.5 小結(jié)33-35
• 第四章 VCM 型 MIM 結(jié)構(gòu) RRAM 的建模仿真35-47
• 4.1 TiO_2-RRAM 的 VCM 阻變機(jī)理及數(shù)學(xué)模型35-36
• 4.2 MIM 結(jié)構(gòu)模型的建立36-38
• 4.3 SET 過程仿真結(jié)果38-42
• 4.4 RESET 過程仿真42-45
• 4.5 小結(jié)45-47
• 第五章 新型 RRAM 器件結(jié)構(gòu)仿真47-61
• 5.1 新型結(jié)構(gòu)的建模47-49
• 5.2 器件 SET 過程仿真49-53
• 5.3 器件 RESET 過程的仿真圖53-58
• 5.4 兩種結(jié)構(gòu)的對(duì)比58-59
• 5.5 小結(jié)59-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 致謝63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 季振國;陳偉峰;毛啟楠;;電阻開關(guān)式非揮發(fā)性隨機(jī)存儲(chǔ)器的機(jī)理及其材料[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2011年02期

2 姜興華;半導(dǎo)體集成電路存儲(chǔ)器發(fā)展綜述[J];河北師范大學(xué)學(xué)報(bào);1999年01期

3 潘立陽,朱鈞;Flash存儲(chǔ)器技術(shù)與發(fā)展[J];微電子學(xué);2002年01期

4 劉波,宋志棠,封松林;相變型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器研究進(jìn)展[J];物理;2005年04期

5 王永;管偉華;龍世兵;劉明;謝常青;;阻變式存儲(chǔ)器存儲(chǔ)機(jī)理[J];物理;2008年12期

本文編號(hào)：918837