基于氧空位的新型阻變存儲(chǔ)器仿真研究.pdf

1、近年來，隨著便攜式電子產(chǎn)品和可穿戴式設(shè)備的快速發(fā)展，存儲(chǔ)器件也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的Flash技術(shù)正在接近其物理尺寸的極限，尋求下一代非易失性存儲(chǔ)器成為了時(shí)下研究的熱門方向。在研究的新型存儲(chǔ)技術(shù)中，阻性存儲(chǔ)器表現(xiàn)出優(yōu)秀的性能：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作電壓低、寫入速度高、耐受性優(yōu)良、保持時(shí)間長(zhǎng)、與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容等。目前研究出具有阻變特性的材料非常眾多，更有研究人員斷言所有材料都具有阻變特性。其中研究最廣泛的是過渡金屬氧化物材料，其組分容易控

2、制、制備工藝簡(jiǎn)單且阻變機(jī)理相對(duì)清晰。
　　目前有關(guān)阻變器件中，絕大部分是對(duì)于制備工藝的總結(jié)、測(cè)試數(shù)據(jù)的分析和對(duì)阻變機(jī)理模型的構(gòu)建，而對(duì)于阻變過程的模擬方面，較為全面的仿真模型比較少。這些關(guān)于仿真的論文中，大多數(shù)是通過純數(shù)學(xué)模型求解數(shù)學(xué)物理方程來模擬RRAM的I-V滯回曲線，只有少數(shù)是通過幾何建模展現(xiàn)了阻變過程。幾何建?？梢灾庇^反映動(dòng)態(tài)阻變過程，對(duì)導(dǎo)電細(xì)絲理論的理解具有推動(dòng)性。因此，貼近真實(shí)情況的仿真模型的作用非常關(guān)鍵。
　　

3、本文總結(jié)了目前已發(fā)表的論文模型，分析比較了其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)后，提出了一種新型的阻變存儲(chǔ)器仿真模型。該模型采用典型的MIM結(jié)構(gòu)，結(jié)合電流連續(xù)性方程、焦耳熱模型方程及氧空位遷移方程，詳細(xì)模擬了熱電耦合作用下氧空位導(dǎo)電細(xì)絲形成和斷裂的動(dòng)態(tài)過程。
　　本文通過使用COMSOL多物理場(chǎng)耦合軟件，成功模擬了基于二元金屬氧化物的Pt/TiO2/TiN結(jié)構(gòu)的RRAM。通過仿真阻變存儲(chǔ)器的set和reset過程，將電場(chǎng)和溫度作用下氧空位遷移運(yùn)動(dòng)過程清楚