忆阻器件的特性与电路应用研究

发布时间：2017-08-31 02:24

  本文关键词：忆阻器件的特性与电路应用研究

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【摘要】：忆阻器件是一种新型二端器件,它具有简单的金属/绝缘体/金属结构,同时具备低压低功耗、速度快以及易于集成等诸多优点。作为第四种电路元件,忆阻器件有着与电阻、电容及电感不同的电学特性,且不能被三者替代,它可以广泛地应用于存储器、模拟电路、数字电路等电路中。本文首先讨论了忆阻器件的相关特性,介绍了忆阻器件的基本概念,包括忆阻器件的基本结构、工作原理等;分析了器件的电流电压特性,同时建立了忆阻器件电流电压特性的模型;接着研究了忆阻器件的阻变机制,包括导电细丝机制和势垒型机制。研究了基于忆阻器件的可重复擦写阻变存储器件,试制了基于忆阻器件的可重复擦写阻变存储器件,并对器件进行了测试与分析。所制备的器件是双极型阻变存储器件,用导电细丝机制解释了器件阻变的原因,它可以实现多值存储功能,且器件经过104次擦写后仍可以正常工作,存储的数据可以保存10年。同时研究了器件的抗辐照特性,采用总剂量的方法进行伽马(γ)射线试验,器件在辐照后仍然可以发生阻值跳变,且高、低阻态阻值都有所增加,但器件仍可以正常工作,展现了很好的抗辐照性能。研究了基于忆阻器件的只写一次存储器件,制备了基于HfO2薄膜的只写一次存储器件,器件可以在施加合适的电压脉冲后由高阻态跳变至低阻态,处于低阻态的存储器件将保持阻值不变,阻值的变低是由于导电细丝的生长,同时器件具备良好的读值耐疲劳特性和保持时间特性。研究了基于忆阻器件的模数转换器(ADC)中的量化器,首先介绍了模数转换器的相关知识,包括基本结构以及Flash ADC的工作原理。然后设计了基于忆阻器件的ADC中的量化器,接着建立仿真量化器电路的SPICE模型,同时对基于忆阻器件的4位ADC中的量化器进行了仿真,仿真结果表明所设计的电路可以实现量化功能,同时制作了可以分辨5种电压状态的简化量化器板级电路,验证了所设计电路的可行性。
【关键词】：忆阻器件 阻变存储器 模数转换器 量化器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333;TN792
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究工作的背景与意义10-12
• 1.2 国内外研究历史与现状12-13
• 1.3 论文的内容及组织结构13-15
• 第二章 忆阻器件的特性15-25
• 2.1 忆阻器件的基本概念15-16
• 2.2 忆阻器件的电流电压特性16-19
• 2.3 忆阻器件的模型19-21
• 2.4 忆阻器件的阻变机制21-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 基于忆阻器件的可重复擦写阻变存储器件25-37
• 3.1 器件的结构与制备25-26
• 3.2 器件的电学性能与研究26-32
• 3.2.1 器件的存储特性测试与分析26-30
• 3.2.2 器件的可靠性测试与分析30-32
• 3.3 器件的抗辐照特性与研究32-36
• 3.3.1 抗辐照实验方案32
• 3.3.2 器件的抗辐照特性测试与分析32-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 基于忆阻器件的只写一次阻变存储器件37-44
• 4.1 器件的结构与制备37-39
• 4.2 器件的电学性能与研究39-43
• 4.2.1 器件的存储特性测试与分析39-42
• 4.2.2 器件的可靠性测试与分析42-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第五章 基于忆阻器件的ADC中的量化器44-57
• 5.1 模数转换器简介44-46
• 5.2 基于忆阻器件的ADC中的量化器设计46-50
• 5.3 基于忆阻器件的ADC中的量化器仿真50-53
• 5.3.1 忆阻器件的SPICE仿真模型50-52
• 5.3.2 基于忆阻器件的ADC中的量化器仿真结果52-53
• 5.4 基于忆阻器件的ADC中的量化器可行性验证53-56
• 5.5 本章小结56-57
• 第六章 总结与展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间取得的成果64-65

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本文编号：762908