阻變存儲(chǔ)器操作方法的研究.pdf

1、阻變存儲(chǔ)器（RRAM，Resistive Random Access Memory）具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度快，低功耗，良好的可擴(kuò)展性，較低的編程電流，并與標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體 CMOS工藝兼容，成為未來(lái)高密度非易失性存儲(chǔ)器（NVM）最有希望的候選者之一。目前，RRAM在實(shí)際運(yùn)用前仍存在許多亟待解決的問題，如阻變機(jī)理不夠清晰，阻變參數(shù)均一性差等，這些問題在很大程度上阻礙了 RRAM的實(shí)際應(yīng)用。近年來(lái)，研究者們已經(jīng)提出了一系列方法來(lái)提高 RRAM的存儲(chǔ)性

2、能，如通過摻雜提高阻變參數(shù)均一性。然而詳細(xì)和系統(tǒng)的研究直流操作和脈沖操作對(duì)基于氧化物的RRAM器件性能的影響很少。本論文主要針對(duì)上述挑戰(zhàn)，試圖通過綜合器件的特性來(lái)闡明編程操作或擦除操作對(duì)阻變性能的影響，同時(shí)通過在實(shí)驗(yàn)和操作方法上的創(chuàng)新來(lái)探討可能的解決方案。
　　本論文以阻變存儲(chǔ)器操作方法作為著手點(diǎn)，圍繞著在阻變存儲(chǔ)器操作方法方面的創(chuàng)新和儀器功能模塊的改善等兩方面展開研究，具體工作主要包括：
　?。?）提出了一種新型的脈沖操作

3、的方法提高RRAM的性能。在對(duì)Ti/HfO2/Pt結(jié)構(gòu)的RRAM器件進(jìn)行直流操作過程中發(fā)現(xiàn)，正向電流掃描可實(shí)現(xiàn)可控的SET操作，負(fù)向電壓掃描可實(shí)現(xiàn)可控的RESET操作?；谏鲜霈F(xiàn)象，我們提出一種新型的脈沖操作方法：在編程過程中可自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖寬度；而擦除過程中可自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖高度。不同于傳統(tǒng)的單脈沖操作中編程脈沖和擦除脈沖的寬度和高度都保持不變，我們提出的脈沖寬度或高度可自動(dòng)調(diào)節(jié)的操作方法可精確控制編程或擦除過程。同時(shí)，通過這種操作，RRA

4、M器件的均勻性和耐久性也有了明顯的提高。
　?。?）改善了電學(xué)測(cè)試儀器的功能模塊。首先，設(shè)計(jì)了一種RRAM器件的脈沖測(cè)試電路，通過改進(jìn)電路使加載到 RRAM器件的電壓更穩(wěn)定，減小了寄生電容，解決了測(cè)試過程RRAM器件上的電壓波動(dòng)較大，測(cè)試參數(shù)不準(zhǔn)的問題。其次，提出了一種對(duì)RRAM存儲(chǔ)器脈沖參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的方法，可自動(dòng)獲取編程速度、擦除速度隨電壓幅度變化規(guī)律。最后，通過控制測(cè)試過程RRAM器件上的編程脈沖寬度，避免硬擊穿，提高RRAM