amb8_ 结构单元在阻变效应中形成导电通道的模型 - 科学技术与工程.pdf

第 卷第 期 年 月 科 学 技 术 与 工 程 物理学 结构单元在阻变效应中 形成导电通道的模型分析 罗劲明 嘉应学院物理与光信息科技学院梅州 摘要 通过建立一个模型简单地讨论了 结构单元在阻变效应中形成导电通道的临界电压特性 该模型考虑了 离子在 薄膜的迁移扩散和 离子在薄膜内引起的空间电荷效应同时考虑了电子电导机制 模型的计算表明薄膜的 结构参数厚度电极功函数掺杂等对导电通道的形成过程有很大的影响其临界电压随薄膜厚度和电极功函数的增加而 增大而随 离子掺杂浓度增大而减小 这一结果对未来存储器件的性能设计和制造具有一定的指导意义 关键词 导电通道 阻变 击穿 中图法分类号 文献标志码 基于阻变效应的阻变存储器忆阻器 在薄膜的迁移扩散过程和 离子在薄膜内引 因结构制备简单擦写速度快存储密度高延展性 起的空间电荷效应结合 电流导电 高等优点而具有巨大的应用潜力和前景 其 机制建立了一个动力学模型通过模拟计算分析讨 中在半导体集成电路技术中占据优势的 论了结构单元在导电通道形成过程中的临 互联结构其作为存储单元具有良好的阻变 界电压特性 性能备受人们关注 所谓阻变效应即在电脉 基本模型 冲信号下 存储器件在高阻态和低阻态之间进行的 可逆电阻转换 停止施加电压脉冲后 可维持变化后 在 结构单元中 离子在 薄 的电阻值 该效应的产生首先需要在长时间的电 膜内的输运以及在阴极附近的积累在导电通道形成 压或电流作用下形成一个导电通道这一形成过程 过程中起着决定性作用 外加正电压时 电极和 其实是一种非破坏性击穿现象 其临界电压特性 的表面由于电极反应产生大量的 离子 这些 必然与击穿性质相类似 但是现代化的存储器件 离子在电场驱动下向金属阴极与阳极距离为 性能要求其临界工作电压尽可能稳定尽可能小而 迁移扩散并在 薄膜中形成陷阱态电子则 导电通道的形成过程通常需要一个比较高的电压 在这些陷阱态中进行跳跃导电 离子移动到阴 容易造成不可预料的阻态使阻变性能不稳定不利 极附近并开始大量积累引起空间电荷效应使阴极 于实际应用中的器件设计和制造