电化学金属化阻性存储器导电细丝生长中的离子动力学研究

以Arrhenius定律和电化学金属化器件中离子运动的超势理论作为离子运动的基础,本文建立了修正的Mott-Gurney微分方程组.虽然Mott-Gurney方程没有解析解,但采用该方程可求出离子的平均位移.再通过基于Cell的几何模型,求出平均位移与导电细丝生长长度的关系.得到电压与Forming/Set时间方程和导电细丝生长方程.本文提出了一个提取离子的动力学参数的算法,采用该算法计算了Ag/γ-AgI/Pt,Ag/TiO_(2)/Pt,Ag/GeS_(2)/W和Cu/SiO_(2)/Au四种器件的电压-Forming/Set时间特性,其计算结果与实验数据一致.计算结果表明Ag^(+)离子在单晶电介质γ-AgI,TiO_(2)和GeS_(2)中的跃迁步长是晶胞的某一个晶格常数,而Ag离子在无定形SiO_(2)的跃迁步长是O—O键的1.57倍.导电细丝生长时,Ag^(+)离子在γ-AgI和TiO_(2)中的导电隧道是间隙隧道,而在GeS_(2)和SiO_(2)中也存在阳离子的导电隧道,这些导电隧道可以用周期势垒表示.还计算了这4种器件的离子激活频率、势垒高度、迁移率、扩散系数和导电细丝生长长度与时间特性,讨论了ECM器件电介质材料选择的标准.