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相变存储单元RESET多值存储过程的数值仿真研究

谢子健 胡作启 王宇辉 赵旭

相变存储单元RESET多值存储过程的数值仿真研究

谢子健, 胡作启, 王宇辉, 赵旭
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  • 使用数值仿真方法对相变随机存储器存储单元的RESET操作的多值存储过程进行了研究,建立了三维存储单元模型, 用有限元法解Laplace方程及热传导方程以模拟电脉冲作用下的存储单元物性变化过程. 计算出单元内相变层的相态分布及单元整体电阻,分析了单元内部尺寸变化对多值存储过程及状态的影响. 结果表明,通过精确控制输入电脉冲,相变存储单元能够实现4值存储;多值存储状态受单元内相变层厚度及下电极接触尺寸变化的影响较大;存储状态在80 ℃的环境温度下均可保持10年以上不失效.
    • 基金项目: 装备预研基金(批准号: 9140A16050109JW0506)资助的课题.
    [1]

    Burr G W, Breitwisch M J, Franceschini M, Garetto D, Gopalakrishnan K, Jackson B, Kurdi B, Lam C, Lastras L A, Padilla A, Rajendran B, Raoux S, Shenoy R S 2010 J. Vacuum Sci. Technol. B 28 223

    [2]

    Fantini A, Perniola L, Armand M, Nodin J F, Sousa V, Persico A, Cluzel J, Jahan C, Maitrejean S, Lhostis S, Roule A, Dressler C, Reimbold G, DeSalvo B, Mazoyer P, Bensahel D, Boulanger F 2009 IEEE International Memory Workshop Monterey, USA, May 10-14, 2009 p66

    [3]

    Yoon S M, Jung S W, Lee S Y, Park Y S, Yu B G 2009 IEEE Electron Dev. Lett. 30 371

    [4]

    Bruns G, Merkelbach P, Schlockermann C, Salinga M, Wuttig M, Happ T D, Philipp J B, Kund M 2009 Appl. Phys. Lett. 95 043108

    [5]

    Liao Y B, Xu L, Yang F, Liu W Q, Liu D, Xu J, Ma Z Y, Chen K J 2010 Acta Phys. Sin. 59 6563 (in Chinese) [廖远宝, 徐岭, 杨菲, 刘文强, 刘东, 徐骏, 马忠元, 陈坤基 2010 物理学报 59 6563]

    [6]

    Zhang Z F, Zhang Y, Feng J, Cai Y F, Lin Y Y, Cai B C, Tang T A, Chen B M 2007 Acta Phys. Sin. 56 4224 (in Chinese) [张祖发, 张胤, 冯洁, 蔡燕飞, 林殷茵, 蔡炳初, 汤庭鳌, 陈邦明 2007 物理学报 56 4224]

    [7]

    Raoux S, Rettner C T, Jordan-Sweet J L, Kellock A J, Topuria T, Rice P M, Miller D C 2007 J. Appl. Phys. 102 094305

    [8]

    Papandreou N, Pantazi A, Sebastian A, Breitwisch M, Lam C, Pozidis H, Eleftheriou E 2010 Proceedings of the 2010 17th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems Piscataway, USA, December 12-15, 2010 p1017

    [9]

    Lai Y F, Feng J, Qiao B W, Ling Y, Lin Y Y, Tang T A, Cai B C, Chen B M 2006 Acta Phys. Sin. 55 4347 (in Chinese) [赖云锋, 冯洁, 乔保卫, 凌云, 林殷茵, 汤庭鳌, 蔡炳初, 陈邦明 2006 物理学报 55 4347]

    [10]

    Braga S, Pashkov N, Perniola L, Fantini A, Cabrini A, Torelli G, Sousa V, De Salvo B, Reimbold G 2011 3rd IEEE International Memory Workshop Monterey, USA, May 22-25, 2011 5873226

    [11]

    Papandreou N, Pozidis H, Mittelholzer T, Close G F, Breitwisch M, Lam C, Eleftheriou E 2011 3rd IEEE International Memory Workshop Monterey, USA, May 22-25, 2011 5873231

    [12]

    Kim D H, Merget F, Forst M, Kurz H 2007 J. Appl. Phys. 101 064512

    [13]

    Hu Z Q, Yuan C W, Li L 2009 J. Huazhong Univ. Sci. Tech. (Natural Science Edition) 37 89 (in Chinese) [胡作启, 袁成伟, 李兰 2009 华中科技大学学报(自然科学版) 37 89]

    [14]

    Kang D H, Ahn D H, Kim K B, Webb J F, Yi K W 2003 J. Appl. Phys. 94 3536

  • [1]

    Burr G W, Breitwisch M J, Franceschini M, Garetto D, Gopalakrishnan K, Jackson B, Kurdi B, Lam C, Lastras L A, Padilla A, Rajendran B, Raoux S, Shenoy R S 2010 J. Vacuum Sci. Technol. B 28 223

    [2]

    Fantini A, Perniola L, Armand M, Nodin J F, Sousa V, Persico A, Cluzel J, Jahan C, Maitrejean S, Lhostis S, Roule A, Dressler C, Reimbold G, DeSalvo B, Mazoyer P, Bensahel D, Boulanger F 2009 IEEE International Memory Workshop Monterey, USA, May 10-14, 2009 p66

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    Raoux S, Rettner C T, Jordan-Sweet J L, Kellock A J, Topuria T, Rice P M, Miller D C 2007 J. Appl. Phys. 102 094305

    [8]

    Papandreou N, Pantazi A, Sebastian A, Breitwisch M, Lam C, Pozidis H, Eleftheriou E 2010 Proceedings of the 2010 17th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems Piscataway, USA, December 12-15, 2010 p1017

    [9]

    Lai Y F, Feng J, Qiao B W, Ling Y, Lin Y Y, Tang T A, Cai B C, Chen B M 2006 Acta Phys. Sin. 55 4347 (in Chinese) [赖云锋, 冯洁, 乔保卫, 凌云, 林殷茵, 汤庭鳌, 蔡炳初, 陈邦明 2006 物理学报 55 4347]

    [10]

    Braga S, Pashkov N, Perniola L, Fantini A, Cabrini A, Torelli G, Sousa V, De Salvo B, Reimbold G 2011 3rd IEEE International Memory Workshop Monterey, USA, May 22-25, 2011 5873226

    [11]

    Papandreou N, Pozidis H, Mittelholzer T, Close G F, Breitwisch M, Lam C, Eleftheriou E 2011 3rd IEEE International Memory Workshop Monterey, USA, May 22-25, 2011 5873231

    [12]

    Kim D H, Merget F, Forst M, Kurz H 2007 J. Appl. Phys. 101 064512

    [13]

    Hu Z Q, Yuan C W, Li L 2009 J. Huazhong Univ. Sci. Tech. (Natural Science Edition) 37 89 (in Chinese) [胡作启, 袁成伟, 李兰 2009 华中科技大学学报(自然科学版) 37 89]

    [14]

    Kang D H, Ahn D H, Kim K B, Webb J F, Yi K W 2003 J. Appl. Phys. 94 3536

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-08-09
  • 修回日期:  2012-05-28
  • 刊出日期:  2012-05-05

相变存储单元RESET多值存储过程的数值仿真研究

  • 1. 华中科技大学电子科学与技术系, 武汉 430074
    基金项目: 

    装备预研基金(批准号: 9140A16050109JW0506)资助的课题.

摘要: 使用数值仿真方法对相变随机存储器存储单元的RESET操作的多值存储过程进行了研究,建立了三维存储单元模型, 用有限元法解Laplace方程及热传导方程以模拟电脉冲作用下的存储单元物性变化过程. 计算出单元内相变层的相态分布及单元整体电阻,分析了单元内部尺寸变化对多值存储过程及状态的影响. 结果表明,通过精确控制输入电脉冲,相变存储单元能够实现4值存储;多值存储状态受单元内相变层厚度及下电极接触尺寸变化的影响较大;存储状态在80 ℃的环境温度下均可保持10年以上不失效.

English Abstract

参考文献 (14)

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