基于导电细丝理论的忆阻器随机性模型研究

发布时间：2024-04-27 19:24

　　忆阻器由于具有体积小、功耗低、非易失性等特点成为当前存储领域的研究热点,忆阻器模型是电路设计中的一个基本需求。其中忆阻器在阻变过程中表现出的随机性是当前研究人员面临的关键之一。本文围绕导电细丝类型忆阻器的随机性建模进行了相关研究,开展了如下工作:首先,研究了忆阻器的基本特性,包括忆阻器的定义,阻变机制,基本操作方法,以及数学模型。其中,主要研究了边界迁移模型和导电细丝模型两类忆阻器模型,并分别给出每个模型的设计以及推导过程。其次,研究了忆阻器的随机性模型。从忆阻器确定性模型的数学定义出发,将其状态变量定义为一个随机变量,每一时刻具有一定概率分布。在此基础上对模型附加马尔可夫假设,下一时刻的状态分布仅取决于当前时刻的分布。对于时间状态都离散的忆阻器随机性模型,用状态转移矩阵来对状态转移过程进行描述,并给出了某一状态转移矩阵下的忆阻器高低阻态分布和转换时间分布。接下来对导电细丝类型的忆阻器进行建模,分析了导电细丝在忆阻器内部所受到的三大微观作用力并逐一进行建模。最终的状态转移矩阵具有三对角形式。最后对这种具有状态转移矩阵为三对角形式的忆阻器进行分析,得出此类忆阻器的三个结论:状态转移矩阵为...

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【部分图文】：

图3-6Sung实验中转换发生次数随转换时间的频率直方图，其中图(a)(b)(c)分别为电压脉冲幅度为

22图3-6Sung实验中转换发生次数随转换时间的频率直方图，其中图(a)(b)(c)分别为电压脉冲幅度为2.6V，3.2V，3.6V下的实验结果，图中曲线为泊松函数拟合结果，τ为泊松函数的特征时间常数[92]除了转换时间的随机性以外，忆阻器的高低阻态阻值也具有随机性。....

图3-7忆阻器低阻态阻值分布频率直方图

3-7忆阻器低阻态阻值分布频率直方图[93]。外图横轴为线性坐标系，内图横轴为对数坐标图中曲线为对数正态拟合结果。此外，Long等在观察到高低阻态阻值具有一定概率分布后，更进一步的研究高低阻态分布压电流变化的关系[53]。实验将Pt-HfO2-Pt忆阻器做了1250次....

图3-8Pt-HfO2-Pt忆阻器高阻态电阻在不同RESET电压下具有不同的分布

阻态阻值分布频率直方图[93]。外图横轴为线性坐标系，内图横轴图中曲线为对数正态拟合结果。等在观察到高低阻态阻值具有一定概率分布后，更进一步的研究高的关系[53]。实验将Pt-HfO2-Pt忆阻器做了1250次电压脉冲循8环过忆阻器的电流和到达低阻态时的电阻，实验结....

图4-1不同初始状态下忆阻器状态变量随时间变化曲线

图4-1不同初始状态下忆阻器状态变量随时间变化曲线[95]。图(a)为电压0.5V时的变化曲线，图(b)为电压-0.15V时的变化曲线除了直流情况下以外，大量实验和仿真结果也表明了忆阻器在输入电压为交流情况下也表现出记忆衰落特性。与直流电压情况不同，当t→，状态变....

本文编号：3965607