阻变存储器的建模及仿真

发布时间：2021-02-03 15:42

　　随着尺寸的不断减小,传统的非易失性存储器已难以满足更高密度的存储要求,而且在操作电压、功耗、可靠性、电路设计方面面临着物理和技术上的瓶颈。于是人们提出了一些新的非易失性存储器。在这之中,阻变存储器由于其低功耗、高密度、高速度优点而被认为是最有可能成为下一代的非易失存储器。虽然阻变存储器的一些阻变机制已经被大家熟知,但是还有很多细节值得讨论,这将有利于阻变存储器在未来的应用。本文主要对两种导电细丝类型的阻变存储器进行研究。首先利用COMSOL软件对VCM型RRAM建模与仿真。该机制认为阻变由在细丝里的氧空位的扩散和漂移控制。建立的模型很好地解释了SET和RESET特性,正确地描述了瞬时SET和逐渐RESET的过程,为对VCM机制提供了深入的理解。从结果中还可以发现温度在阻变过程中起着很重要的作用。利用该模型,本文讨论了互补电阻开关机制,为将来制作十字交叉型的RRAM阵列而避免串扰电流提供了一个方案。接着利用MATLAB软件建立了ECM型RRAM的一维紧凑模型。仿真结果很好地证明了模型的有效性。同时记录了离子电流、隧穿电流和隧穿间隙在整个过程的变化,发现细丝和电极间的隧穿作用对阻变的影响很... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 传统的非易失性存储器
    1.3 新型的非易失性存储器
        1.3.1 铁电存储器
        1.3.2 磁阻存储器
        1.3.3 相变存储器
        1.3.4 阻变存储器
    1.4 本文选题意义和内容安排
2 阻变存储器概述
    2.1 RRAM的发展
    2.2 RRAM的结构
        2.2.1 平面堆栈结构
        2.2.2 侧壁一致堆栈结构
        2.2.3 横向结构
    2.3 RRAM的材料
        2.3.1 绝缘氧化物
        2.3.2 半导体氧化物
        2.3.3 硫系化合物电解质
        2.3.4 其他无机材料
        2.3.5 有机阻变材料
        2.3.6 电极材料
    2.4 RRAM的基本性质和参数
        2.4.1 forming过程
        2.4.2 SET和RESET过程
        2.4.3 操作电压
        2.4.4 存储窗口值
        2.4.5 循环耐受性
        2.4.6 保持特性
        2.4.7 操作速度
    2.5 RRAM常见的阻变机制
        2.5.1 热化学机制
        2.5.2 化学价变化机制
        2.5.3 金属导电细丝机制
    2.6 RRAM的阻变行为分类
        2.6.1 双极型
        2.6.2 单极型
        2.6.3 互补电阻开关型
    2.7 本章小结
3 VCM型RRAM的建模与仿真
    3.1 仿真的几何模型
    3.2 模型的数学物理方程
    3.3 RESET过程仿真
    3.4 SET过程仿真
    3.5 互补电阻开关
    3.6 本章小结
4 ECM型RRAM的建模与仿真
    4.1 ECM单元的一维物理紧凑模型
    4.2 ECM单元阻变特性仿真
        4.2.1 I-V特性仿真
        4.2.2 电极半径和电荷转移系数对阻变特性的影响
    4.3 本章小结
x薄膜的忆阻器特性研究">5 基于HfO_x薄膜的忆阻器特性研究
    5.1 器件的制备
        5.1.1 磁控溅射
        5.1.2 溶胶-凝胶法
        5.1.3 等离子体氧化
    5.2 器件的I-V特性
    5.3 器件的循环耐受性
    5.4 SET限制电流对阻变特性的影响
    5.5 RESET扫描截止电压对阻变特性的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]国际半导体技术发展路线图（ITRS）2013版综述（1）[J]. 黄庆红.  中国集成电路. 2014(09)



本文编号：3016758