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作者：吕少力杭州电子科技大学

学位级别：硕士

本课题是导电桥接存储器（CBRAM, Conducting-bridge random accessmemory）的解析模型的研究，CBRAM是一种新型非挥发存储器，是可能成为下一代通用存储技术的新型技术之一，近些年已成为国际上相关研究的热点。本文介绍了CBRAM器件的... 详细信息

本课题是导电桥接存储器（CBRAM, Conducting-bridge random accessmemory）的解析模型的研究，CBRAM是一种新型非挥发存储器，是可能成为下一代通用存储技术的新型技术之一，近些年已成为国际上相关研究的热点。本文介绍了CBRAM器件的基本概念及其具有竞争力的各项能指标，对CBRAM工作的物理机理进行了分析，基于CBRAM工作过程的物理机理建立了解析模型。在物理机理方面考虑了金属离子在固态电解质中的迁移以及金属电极表面的氧化还原反应。本研究的重点在于细丝形成(forming)过程和金属导电细丝的横向生长阶段。本模型在前人物理机理的分析以及数值仿真工作的基础上完善了CBRAM工作的物理机制，认为金属导电细丝在不同的生长阶段受到不同的物理机制的约束，将细丝生长过程分为了几个阶段，并对每个生长阶段进行分析，给出了细丝生长过程中细丝尺寸与生长时间之间的解析表达式。在此基础上进一步给出了器件工作的外加电压和切换时间之间的解析表达式。另外，文章认为细丝的横向生长机制是器件会有不同低阻态的原因，利用不同限流条件下器件会有不同低阻状态的原理可以实现多值存储。并通过理论分析求解出了低阻态电阻与限流之间的解析表达式，该解析式直接地反映出了低阻态电阻与限流之间的反比关系。该解析模型的正确性和可靠性通过分别与数值结果和实验数据对比来验证，比较结果证明解析模型与数值结果完全符合，与实验数据能够成功拟合，这就证明了此模型是正确可靠的。根据器件结构和所加偏压该模型可以快速正确地预测CBRAM存储单元的在高阻态和低阻态之间切换的时间，同时依据该解析模型可以根据高阻态和低阻态之间切换所需时间和切换电压选择合适的固态电解质层的厚度，从而达到优化器件结构的目的。

关键词：氧化反应还原反应电迁移纵向生长横向生长形成过程

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