阻變存儲器操作方法的研究.pdf

1、阻變存儲器（RRAM，Resistive Random Access Memory）具有結(jié)構(gòu)簡單，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，成為未來高密度非易失性存儲器（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，研究者們已經(jīng)提出了一系列方法來提高 RRAM的存儲性

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基于氧化物的RRAM器件性能的影響很少。本論文主要針對上述挑戰(zhàn)，試圖通過綜合器件的特性來闡明編程操作或擦除操作對阻變性能的影響，同時(shí)通過在實(shí)驗(yàn)和操作方法上的創(chuàng)新來探討可能的解決方案。
　　本論文以阻變存儲器操作方法作為著手點(diǎn)，圍繞著在阻變存儲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調(diào)節(jié)脈沖寬度；而擦除過程中可自動調(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)測試儀器的功能模塊。首先，設(shè)計(jì)了一種RRAM器件的脈沖測試電路，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，解決了測試過程RRAM器件上的電壓波動較大，測試參數(shù)不準(zhǔn)的問題。其次，提出了一種對RRAM存儲器脈沖參數(shù)進(jìn)行測試的方法，可自動獲取編程速度、擦除速度隨電壓幅度變化規(guī)律。最后，通過控制測試過程RRAM器件上的編程脈沖寬度，避免硬擊穿，提高RRAM