金属掺杂改善HfO_(2)阻变存储器(RRAM)氧空位导电细丝性能

本研究采用金属掺杂的方式调控氧空位导电细丝的电子结构以获得更好的器件性能。计算了HfO_(2)体系中四组氧空位的形成能,得到V_(O4)-V_(O23)-V_(O34)-V_(O46)最易形成的氧空位簇;分波电荷态密度进一步表明在[010]晶向上电荷聚集形成导电通道。另外,研究了Ag、Mg、Ni、Cu、Al、Ta、Ti掺杂对该缺陷体系电子结构的影响,显示Ni与其它金属相比,在共缺陷体系中最易形成,体系最稳定;V_(O)-Ni共缺陷体系中导电细丝最均匀,最高等势面值最大,证明导电细丝最易形成;V_(O)-Ni之间相互作用能为-2.335eV,表明缺陷相互吸引;金属Ni具有很强的局域电子能力。

阻变随机存储器RRAM专利技术综述

阻变存储器由于其具有高速、高密度、可微缩、低功耗、抗辐射、断电后仍然能够保持数据等诸多优点在存储器的发展当中占据着重要地位。本文从专利的角度出发,研究了阻变存储器领域的专利申请的基本情况和阻变存储器技术的发展脉络,为国内阻变存储器技术的研究和专利的申请与布局提供一定的借鉴。

TMDs阻变存储器微观机理研究综述

过渡金属硫族化合物(TMDs)阻变存储器具有简单的金属-介质层-金属三明治结构,且功耗低、可缩性好。分析TMDs阻变存储器阻变机理和导电细丝形成特性,为明确阻变存储器机理模拟研究重点提供理论基础。总结分析了国内外存储层TMDs的范德华层间空隙半径、掺杂和缺陷状况与器件性能之间的关系,展望了TMDs阻变存储器的发展趋势和应用前景,为TMDs阻变存储器技术攻关提供支撑。

基于阻变存储器的物理不可克隆函数设计

物理不可克隆函数(PUF)将集成电路制造过程中产生的工艺变化作为一种安全原语,已被广泛应用于硬件安全领域,特别是身份认证和密钥存储。提出了一种基于阻变存储器(RRAM)阵列的PUF优化设计,采用2T2R差分存储结构,并利用阵列中RRAM单元的阻值变化产生PUF的随机性,以实现更高安全级别所需的大量激励-响应对(CRP)。RRAM PUF的存储单元基于28 nm工艺实现,其面积仅为0.125μm~2,相比传统PUF存储单元面积开销减小,在入侵和侧信道攻击方面具有更好的鲁棒性。实验数据表明,RRAM PUF唯一性达到了约49.78%,片内汉明距离为0%,一致性良好,具有较好的随机性。

氧化锰-氧化铪双层结构阻变存储器交叉阵列的研究

组建了具有5×5交叉阵列结构的Ag/MnO/HfO_(2)/Pt阻变存储器,研究了MnO和HfO_(2)双层结构的电阻转变特性。器件表现出高开关比、低操作电压和无电初始化等稳定的双极性电阻转变特性。电阻转变机制主要为欧姆传导和肖特基发射机制。证明了具有5×5交叉阵列结构的Ag/MnO/HfO_(2)/Pt器件有望成为一种有潜力的阻变存储器候选体系。

具有量子点插入层的阻变存储器电学特性研究

目的研究量子点插入层的氮离子吸附能力对AlN基阻变存储器的电学特性的影响。方法通过实验制备具有单层AlN阻变层的阻变存储器和具有AlN/PbS量子点堆叠结构的阻变存储器。通过材料表征、对器件电学特性表征以及对电流传导机制分析等手段研究具有AlN/PbS量子点堆叠结构的阻变存储器的电阻切换机制。结果与单层AlN基阻变存储器相比,AlN/PbS量子点堆叠结构阻变存储器具有优异的电阻开关特性,如Forming-free特性、低功耗特性以及优异的稳定性。结论器件的电阻开关过程显著受到PbS量子点插入层的调控作用,量子点插入层的引入、氮空位的分布情况和电场的分布情况是控制AlN基阻变存储器电阻切换性能的关键因素。

Ti/TiO_(2)/p-Si阻变存储器中非线性电阻转变机制的研究

采用磁控溅射沉积技术在p型硅片(p-Si)上沉积TiO_(2)薄膜,然后使用掩模板沉积Ti顶电极,制备出具有Ti/TiO_(2)/p-Si结构的阻变存储器。该器件表现出了稳定的非线性电阻转变特性,该器件具有自整流效应,并且具有较大的开关比(高于10^(3))和非常稳定的循环特性。器件的电阻转变机制为空间电荷限制电流传导和肖特基发射机制。研究表明Ti/TiO_(2)/p-Si器件是一种非常有潜力的下一代非易失性存储器件。

通过改变氧空位的含量优化氧化镓基阻变存储器的性能

阻变存储器由于其结构简单、运行速度快、功耗低、与互补金属氧化物半导体工艺兼容等优点,近年来得到了广泛的应用。本文提出了一种通过氮气退火调控氧空位含量,进而提高非晶氧化镓阻变存储器性能的方法。在磁控溅射的氧化镓阻变存储器中观察到优异的双极电阻开关行为,具有超过10~4的大记忆窗口、长达1500 s的保持时间和10~8的循环次数。X射线光电子能谱表征表明,氮气退火的氧化镓薄膜电阻开关性能的提高是由于更高的氧空位密度。这些结果表明了这种器件在未来高密度非易失性存储器应用中的巨大潜力。

镁掺杂氧化锌基阻变存储器的制备研究

近年来,由于大数据的迅速发展,人类对集成电路中半导体存储器的容量、密度以及存储速度提出越来越高的要求。阻变存储器(ResistanceRandomAccess Memory,RRAM)具有结构简单、存储密度高、擦写速度快、写入电压低、耐久性高等特点,使其成为了最具发展潜力的新型半导体存储器之一。金属氧化物如ZnO、MgO等材料具有与CMOS工艺良好的兼容性,易于三维集成的优势,因此它们是制备RRAM的理想材料。文章主要开展了磁控溅射法镁掺杂氧化锌(MgZnO)薄膜制备及其RRAM性能的研究,研究出了MgZnO薄膜的制备对RRAM特性的影响规律。

基于阻变存储器的仿真模型设计

阐述RRAM模型的开关方法和电流电压关系,探讨物理电热仿真模型、斯坦福模型、黄的物理模型的仿真模型的搭建原理,RRAM的仿真分析。

基于I-V特性的阻变存储器的阻变机制研究

随着器件尺寸的缩小,阻变存储器(RRAM)具有取代现有主流Flash存储器成为下一代新型存储器的潜力。但对RRAM器件电阻转变机制的研究在认识上依然存在很大的分歧,直接制约了RRAM的研发与应用。通过介绍阻变存储器的基本工作原理、不同的阻变机制以及基于阻变存储器所表现出的不同I-V特性,研究了器件的阻变特性;详细分析了阻变存储器的五种阻变物理机制,即导电细丝(filament)、空间电荷限制电流效应(SCLC)、缺陷能级的电荷俘获和释放、肖特基发射效应(Schottky emission)以及普尔-法兰克效应(Pool-Frenkel);同时,对RRAM器件的研究发展趋势以及面临的挑战进行了展望。

阻变存储器及其集成技术研究进展

在各种新型非挥发性存储器中,阻变存储器(RRAM)具有成为下一代存储器的潜力。介绍了RRAM器件的基本结构,分类总结了常用的材料以及制备工艺,对RRAM阵列的集成方案进行了比较,并讨论了目前存在的问题;最后,对RRAM的研究趋势进行了展望。

新一代存储技术：阻变存储器

阻变存储器具有存储单元结构简单、工作速度快、功耗低、有利于提高集成密度等诸多优点,受到广泛的关注。作者论述了RRAM的基本结构和工作原理,并介绍了三维集成和多值存储等RRAM新型技术。

一种提高阻变存储器擦除可靠性的写电路设计

针对现有阻变存储器中严重影响擦除操作可靠性的"写回"现象,结合测试数据、材料特性及电路原理分析了引起这种现象的主要原因,给出了一种加入"擦除反馈"功能的写电路设计方案。该方案能够对擦除操作进行监控,一旦发现操作完成,立即使用反馈电路关闭写驱动的输出以停止擦除操作,防止"写回"现象。优化后的写电路方案在0.13μm标准CMOS工艺下进行了流片验证。通过测试数据的分析对比,可以看到相比传统的写电路方案,采用文中的电路设计能明显降低"写回失效"的可能,大幅度提高擦除操作的可靠性。

脉冲激光沉积制备非晶La_(0.75)Sr_(0.25)MnO_3薄膜用于半透明阻变存储器（英文）

用脉冲激光沉积方法制备非晶La_(0.75)Sr_(0.25)MnO_3(a-LSMO)薄膜作为阻变器件(Ag/a-LSMO/ITO)的中间层,所得器件具有良好的非易失性和双极阻变行为。ITO衬底及超薄a-LSMO薄膜具有很高的可见光透过率,从而可制备半透明阻变器件。通过高分辨透射电镜直接观测到了在银电极与ITO电极间的银导电细丝。器件的阻变特性归因于在非晶镧锶锰氧层中的银导电细丝的生长与断裂。

阳离子基阻变存储器的研究进展

基于电荷存储的传统非易失存储技术越来越难以满足大数据时代对海量信息的存储需求,亟需发展基于新材料、新原理的非易失存储技术。基于阳离子电化学效应的阻变存储器具有结构简单、速度快、功耗低、可缩小性好、易于三维集成等优点,被认为是下一代非易失存储器的有力竞争者。然而,器件参数离散性大以及阻变机制不清晰严重阻碍了该类器件的快速发展。近几年,国内外学者通过材料和结构的优化设计显著提高了器件的性能,借助先进的表征技术阐明了器件电阻转变的微观机制,为阳离子基阻变存储器的大规模生产和应用奠定了科学基础。从材料改性、器件结构设计和微观机制表征三个方面综述了阳离子基阻变存储器的研究进展,并对其未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

基于阻变效应非挥发性存储器的研究概述

随着半导体技术节点的推进,传统的半导体存储技术已经满足不了人们对便携式信息产品的要求。阻变式存储器(RRAM)作为一种新的存储技术,其器件具有结构简单、与CMOS工艺兼容、可高密度集成以及快速存储等优势,引起人们广泛的研究兴趣并成为国内外研究的热点领域。就目前RRAM器件的研究现状,从RRAM器件的基本工作原理、微观物理机制、实际应用所遭遇的挑战以及新型RRAM器件等方面进行了简要评述。

基于氧化钨的8 Mb高密度阻变存储器设计

设计了一款基于氧化钨的8Mb高密度阻变存储器,采用单晶体管开关、单电阻(1T1R)的存储器单元结构,设计了完整的存储单元、行列译码器、写驱动和灵敏放大器等关键模块。存储器芯片采用HHNEC 0.13μm 1P8M CMOS工艺流片。仿真结果表明,在8F2的高密度存储单元面积下,该存储器可实现准确的数据写入和读出功能。

物理瞬态阻变存储器研究进展

物理瞬态电子是指电子器件或系统在完成指定的工作任务后,在外界刺激或相关程序的启动下,通过化学或物理过程能够实现其物理形态和器件功能部分或完全消失的一种新型电子器件,它可以有效避免传统芯片中信息泄露的风险,对于确保数据安全具有非常重要的意义。除此之外,瞬态电子器件还可以减小废弃的电子产品对自然环境的污染,同时还可以应用到可植入/可穿戴式医疗电子等领域。另一方面,阻变存储器因具有结构简单、功耗低、读写速度快等优势在下一代高密度存储技术方面具有广泛的应用前景。因此,将物理瞬态电子与阻变存储器结合,对于实现信息安全存储、绿色电子等具有重要的意义。从物理瞬态阻变材料、器件大面积制备技术、多功能瞬态阻变器件及其在随机计算方面的应用介绍物理瞬态阻变存储器的研究,特别是本课题组相关进展,并对目前存在的问题进行总结以及对未来的发展进行展望。

基于1,2-二氰基苯/聚合物复合材料的高耐久性有机阻变存储器

本文报道了一种基于1,2-二氰基苯(O-DCB)与聚(3-己基噻吩)(P3HT)复合薄膜的高耐久性有机阻变存储器(ORSM).ORSM表现出非易失型和双极性存储特性,电流开关比(I_(on/off))超过10^(4),耐久性高达400次,保持时间为10^(5)s,V_(set)和V_(reset)分别为-6.9 V和2.6 V.器件的阻变机理是陷阱电荷的俘获与去俘获,即负偏压或正偏压诱导电荷陷阱的填充和抽离过程,导致电荷传输方式的改变,从而产生高低电阻间的切换.器件的高耐久性一方面是由于O-DCB较小的分子尺寸和较好的溶解性形成了均匀分布且稳定的电荷陷阱,另一方面是由于O-DCB较好的分子平面促进了其与P3HT共轭链的相互作用.该研究为高耐久性ORSM的实现提供了一种有效途径,加快了ORSM的商业化应用进程.