阻变随机存储器(RRAM)综述(自己汇总整编)
rram模拟计算综述

rram模拟计算综述
RRAM(Resistive Random Access Memory)是一种新型的非挥
发性存储器技术,它利用电阻变化来存储数据。
RRAM的工作原理是
基于电阻随着施加的电压或电流而变化的特性。
RRAM的优点包括高
密度、低功耗、快速写入和擦除速度等,因此备受关注。
首先,让我们从技术角度来看RRAM模拟计算。
RRAM的模拟计
算涉及模拟电阻的变化以及电压和电流对存储单元状态的影响。
这
涉及到电阻的非线性特性、电压和电流的响应以及存储单元之间的
相互影响等方面。
通过模拟计算,可以更好地理解RRAM的工作原理,优化存储单元的设计以及改进存储系统的性能。
其次,从应用角度来看,RRAM模拟计算对存储器技术的发展具
有重要意义。
通过模拟计算,可以预测RRAM在不同工作条件下的性
能表现,帮助优化存储器的设计和制造工艺。
此外,模拟计算还可
以为RRAM在人工智能、物联网、大数据等领域的应用提供支持,促
进其在实际应用中的发展。
另外,从研究角度来看,RRAM模拟计算也为科学家和工程师提
供了研究工具。
通过模拟计算,可以深入研究RRAM的内部机制、电
阻变化规律以及存储单元之间的相互作用,为RRAM技术的进一步发展提供理论支持和实验指导。
总的来说,RRAM模拟计算在技术、应用和研究等方面都具有重要意义。
通过模拟计算,我们可以更好地理解和优化RRAM技术,推动其在存储器领域的应用和发展。
希望我的回答能够帮助你更全面地了解RRAM模拟计算的综述。
如果你有任何其他问题,欢迎继续提问。
阻变存储器概述

阻变存储器概述阻变存储器(Resistive Random Access Memory, RRAM)是一种基于非电荷存储机制的新型存储技术。
RRAM的上下电极之间是能够发生电阻转变的阻变层材料。
在外加偏压的作用下,器件的电阻会在高低阻态之间发生转换从而实现“0”和“1”的存储。
在二进制存储中,一般将低阻态代表“1”,高阻态代表“0”。
器件从高阻变化为低阻的过程称为Set,从低阻变为高阻的过程称为Reset。
Set过程中,一般需要限制通过器件的最大电流,以避免器件完全损坏。
虽然阻变存储器的研究自2000年后才兴起,但薄膜的阻变现象早在1967年就由英国Standard Telecommunication Laboratories的J. G. Simmons等人发现[1]。
1971年,美国加州大学伯克利分校的华裔教授Leon Chua就在理论上预言了除了电阻、电容、电感之外的第四种基本器件——忆阻器(Memristor)的存在[2]。
在2008年的Nature杂志上,惠普公司报道已成功制备出忆阻器原型器件并提出了相应的物理模型。
他们模拟了(a)有动态负微分现象的电阻器件、(b)无动态负微分现象的电阻器件、(c)存在非线性离子运动的电阻器件三种不同器件的工作机制:(a)中当所加正电压到达最大值时,器件还未完全发生电阻转变,在正电压逐渐减小的过程中器件继续发生电阻转变(电阻减小),因此观察到了明显的负微分电阻现象;在(b)中所加正向电压到达最大值之前,器件已经完全发生电阻转变,之后在未加负偏压之前器件电阻一直保持不变,因此没有负微分电阻现象;在(c)器件中,离子运动是非线性的,其到达上下电极两种边界条件是突变的,因此其一般只有两种状态(OFF和ON态)。
阻变存储器RRAM可以归为忆阻器(c)类器件中的一员。
2.1 阻变存储器的材料体系2.1.1 固态电解质材料固态电解质体系中包含两个要素:一是固态电解质层,二是可在固态电解质层中发生氧化还原反应的金属。
rram原理范文

rram原理范文RRAM(Resistive Random Access Memory)是一种新型的非易失性存储器技术,被广泛研究和应用于下一代存储器设备。
RRAM是一种基于电阻变化的存储器技术,将信息以电阻状态表示。
在RRAM中,存储单元由一对电极和介质层组成。
介质层通常是一种氧化物,例如钨氧化物(WO3)、锆钛酸钾(K0.5Na0.5NbO3)等,这些材料具有电子绝缘和离子迁移特性。
RRAM工作原理基于电阻变化效应,即介质层电阻在不同电压下的变化。
通过施加不同的电压脉冲,可以改变介质层中离子的分布,从而改变电阻的状态。
RRAM有两种主要的电阻状态:低电阻态(LRS)和高电阻态(HRS)。
低电阻态代表数据存储为“1”,高电阻态则代表数据存储为“0”。
通过调控电压和脉冲的大小和方向,可以在RRAM中实现电阻状态的可控切换,从而实现数据的写入和读出。
RRAM的电阻切换机制主要有氧空穴迁移(Oxygen vacancy migration)和阴极脉冲法(Cation-based filamentary switching)两种。
氧空穴迁移是RRAM中常见的电阻变化机制,其基本原理是通过应用正电压,氧离子进入介质层,形成氧空穴(O vacancies)。
这些氧空穴可以在介质层中导电,从而改变电阻状态。
阴极脉冲法则是利用正向电阻变化现象,通过向阴极施加脉冲电压,在介质层中产生金属阳离子(cations),形成导电通道,从而改变电阻状态。
RRAM的优点包括高密度、低功耗、快速读写操作、长寿命和可编程等。
由于RRAM存储单元具有小尺寸和高集成度,因此可以实现高密度的存储器设计。
此外,RRAM的读写操作速度较快,通常在纳秒级别。
RRAM 存储器还具有低功耗的特点,因为只有在写入和读取数据时才需要较高的电压。
与传统存储器技术相比,RRAM还具有较长的寿命,因为其多次写入操作不会导致存储单元的疲劳性能下降。
另外,RRAM存储器还可以通过改变电阻状态来实现数据的可编程存储。
阻变随机存储器(RRAM)综述(自己整理)

目录引言 (1)1 RRAM技术回顾 (1)2 RRAM工作机制及原理探究 (4)2.1 RRAM基本结构 (4)2.2 RRAM器件参数 (6)2.3 RRAM的阻变行为分类 (7)2.4 阻变机制分类 (9)2.4.1电化学金属化记忆效应 (11)2.4.2价态变化记忆效应 (15)2.4.3热化学记忆效应 (19)2.4.4静电/电子记忆效应 (23)2.4.5相变存储记忆效应 (24)2.4.6磁阻记忆效应 (26)2.4.7铁电隧穿效应 (28)2.5 RRAM与忆阻器 (30)3 RRAM研究现状与前景展望 (33)参考文献 (36)阻变随机存储器(RRAM)引言:阻变随机存储器(RRAM)是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器(NVM)器件。
近年来,NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点,在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。
硅基flash存储器作为传统的NVM器件,已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。
但是,工作寿命、读写速度的不足,写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。
作为替代,多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注[1、2],这其中包括铁电随机存储器(FeRAM)[3]、磁性随机存储器(MRAM)[4]、相变随机存储器(PRAM)[5]等。
然而,FeRAM及MRAM 在尺寸进一步缩小方面都存在着困难。
在这样的情况下,RRAM器件因其具有相当可观的微缩化前景,在近些年已引起了广泛的研发热潮。
本文将着眼于RRAM 的发展历史、工作原理、研究现状及应用前景入手,对RRAM进行广泛而概括性地介绍。
1 RRAM技术回顾虽然RRAM于近几年成为存储器技术研究的热点,但事实上对阻变现象的研究工作在很久之前便已开展起来。
1962年,T. W. Hickmott通过研究Al/SiO/Au、Al/Al2O3/Au、Ta/Ta2O5/Au、Zr/ZrO2/Au以及Ti/TiO2/Au等结构的电流电压特性曲线,首次展示了这种基于金属-介质层-金属(MIM)三明治结构在偏压变化时发生的阻变现象[6]。
《D-A型有机共轭小分子的设计、合成及其阻变随机存储应用研究》范文

《D-A型有机共轭小分子的设计、合成及其阻变随机存储应用研究》篇一摘要:本文旨在研究D-A型有机共轭小分子的设计、合成及其在阻变随机存储器(RRAM)中的应用。
通过合理设计分子结构,成功合成了一系列具有优异性能的有机共轭小分子,并对其阻变性能进行了深入研究。
实验结果表明,这些分子在RRAM中表现出良好的阻变性能和稳定性,为有机电子学领域提供了新的研究思路。
一、引言随着信息技术的快速发展,阻变随机存储器(RRAM)因其高速度、低功耗和高度集成性而备受关注。
其中,有机共轭小分子因其独特的电子结构和可调谐的物理性质在RRAM领域展现出巨大的应用潜力。
D-A型有机共轭小分子,因其具有供体-受体结构,能够有效地调控电子传输过程,成为本研究的重点研究对象。
二、D-A型有机共轭小分子的设计本部分详细介绍了D-A型有机共轭小分子的设计思路。
通过调整供体和受体的类型、数量及排列方式,设计出具有不同电子结构和性能的分子。
在保证分子稳定性的前提下,通过理论计算预测分子的电子传输性能,为后续的合成和应用提供指导。
三、D-A型有机共轭小分子的合成本部分详细描述了D-A型有机共轭小分子的合成方法和过程。
通过选择合适的反应物、反应条件和合成步骤,成功合成了一系列D-A型有机共轭小分子。
同时,对合成过程中的反应机理、产物纯度和产率等进行了详细分析,确保了分子的纯度和性能。
四、阻变性能研究本部分主要研究了D-A型有机共轭小分子在阻变随机存储器中的应用。
通过将合成的分子作为活性层材料,制备了RRAM器件,并对其阻变性能进行了测试和分析。
实验结果表明,这些分子在RRAM中表现出良好的阻变性能和稳定性,具有较低的开关电压、较小的回滞效应和较高的存储密度。
此外,还对分子的阻变机制进行了探讨,为进一步优化分子结构和提高器件性能提供了思路。
五、结论本研究成功设计、合成了一系列D-A型有机共轭小分子,并对其在阻变随机存储器中的应用进行了深入研究。
RRAM器件的阻变机制

RRAM器件的阻变机制理想的非挥发性数据存储器(NVM)应该呈现的特性,如高密度和成本低、速度快的写入和读出访问、低能量的操作,并且相对于高性能续航能力(写循环使用性能)和良好的保留特性。
今天,硅基闪存存储设备是最突出的NVM,因为它们的高密度和低制造成本。
但是,Flash遭受低续航能力、低写入速度、较高的写操作电压。
此外,在不久的将来,进一步缩放,即,继续在增加的Flash密度会碰到物理上的限制。
铁电随机存取存储器(FeRAM)和磁阻随机存取存储器(MRAM)覆盖了缝隙市场的特殊专用应用。
但是,达到和如今Flash相同密度时,铁电磁体随机存取存储器(FeRAM)和磁阻随机存取存储器(MRAM)在扩展性能上存在技术和固有缺陷等问题。
为了克服当前的NVM技术上的问题,对各种替代存储器技术进行了探讨。
最值得一提的是,基于电可切换电阻的NVM已经吸引了相当大的注意。
文章将覆盖特别有趣的阻变随机存取存储器(RRAM)课程,氧化还原反应和纳米离子迁移过程发挥了关键作用。
应该指出的是,尽管文章中叙述了很多细节问题,很多变种仍然完全未知的,我们目前所掌握的更多的是工作假设,而不是资金充足的物理模型的特点。
第一章绪论存储器应用于各种各样的电子设备产品中,在计算机系统中主要用来存储程序和数据。
计算机所需要的全部信息,包括输入的最原始数据、需要输出的数据、计算机程序、中间运行出来的结果和最终运行出来的结果都会保存在数据存储器中。
存储器采用了两种稳定状态来分别表示“0”和“1”。
目前,存储器所采用的材质主要是半导体器件和磁性材料。
存储器器件可以分为两类:挥发性存储器和非挥发性存储器。
挥发性存储器的特点是断电后所存储的信息全部丢失;相反,非挥发性存储器在断电的情况下,仍能保持所存储的数据信息。
选择挥发性存储器的一个重要原因是读取访问速度快。
尽管非挥发性存储器可以在断电时保存数据信息,但是写入数据(一个字节、页或扇区)的时间长。
rram原理

RRAM基本原理RRAM(Resistive Random-Access Memory)是一种新型的非挥发性存储器技术,它具有高密度、低功耗和快速读写等优势,被视为下一代存储器的候选技术之一。
RRAM的工作原理基于一种称为电阻变化的效应,通过控制材料中的电阻状态来实现数据的存储和读取。
RRAM的结构RRAM的基本结构由两个电极和介质层组成,介质层中包含了具有电阻变化特性的材料。
其中,一个电极称为顶电极(top electrode),另一个电极称为底电极(bottom electrode)。
介质层通常是一种氧化物,如氧化铌(Nb2O5),氧化锆(ZrO2)或氧化钛(TiO2)等。
RRAM的工作原理RRAM的工作原理可以分为两个步骤:写入(programming)和读取(readout)。
写入(programming)在写入操作中,通过施加一个较高的电压,使得介质层中的电子受到电场的影响而迁移到顶电极,这样就改变了介质层的电阻状态。
具体来说,当施加一个较高的正电压时,电子会从底电极流向顶电极,形成一个导电通道,导致介质层的电阻减小,这种状态被称为“低电阻态”(LRS,Low Resistance State)。
相反,当施加一个较高的负电压时,电子会从顶电极流向底电极,导致导电通道断开,介质层的电阻增加,这种状态被称为“高电阻态”(HRS,High Resistance State)。
读取(readout)在读取操作中,通过施加一个较低的电压,测量介质层的电阻状态,以确定存储的数据。
具体来说,当施加一个较低的电压时,如果介质层处于LRS状态,电流会通过导电通道,导致读取电流较大;如果介质层处于HRS状态,导电通道断开,读取电流较小。
通过测量读取电流的大小,就可以确定介质层的电阻状态,进而读取存储的数据。
RRAM的工作机制RRAM的电阻变化效应可以归因于介质层中的离子迁移和电子迁移。
离子迁移在写入操作中,施加的电压会导致介质层中的离子发生迁移。
阻变存储器概述范文

阻变存储器概述范文
在计算机科学的范畴中,负载阻变存储器是一种典型的非易失性存储器。
它是一种可以容纳和存储数据的大型电子设备,在计算机系统中起着
重要的作用。
这种存储器的特点是,一旦在其中储存的数据被存储起来,
就不会随着电源脱离而丢失,即使计算机关机,存储器中储存的数据也不
会丢失。
负载阻变存储器俗称为“负载/存储器”,是一种具有较高可靠
性的非易失性存储器,它是一种全固态存储器,在存储的数据持久保持不
变的同时,还能够具备保存能力的优点,因此,负载阻变存储器在计算机
系统和电子设备中有着极其重要的作用。
负载阻变存储器是由一种可以保存电荷的元件,即半导体元件组成的,它是一种半导体存储器,可以用于储存数据和指令,可以容纳数据,并在
超过一定时间的情况下,保持数据的完整性。
负载阻变存储器通常以静电
可擦除可编程只读存储器(EEPROM)的形式来呈现,此类元件能够通过在
其中储存的电荷,反映出存储的数据,并保持存储的数据不变。
负载阻变存储器的工作原理,主要是将一层以及多层在一块封装的硅
片以及半导体磁芯,通过一定的驱动电压,再加上一定的存储电压,激活
经过处理之后的半导体磁芯。
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.-目录引言 (1)1 RRAM技术回顾 (1)2 RRAM工作机制及原理探究 (4)2.1 RRAM基本结构 (4)2.2 RRAM器件参数 (6)2.3 RRAM的阻变行为分类 (7)2.4 阻变机制分类 (9)2.4.1电化学金属化记忆效应 (11)2.4.2价态变化记忆效应 (15)2.4.3热化学记忆效应 (19)2.4.4静电/电子记忆效应 (23)2.4.5相变存储记忆效应 (24)2.4.6磁阻记忆效应 (26)2.4.7铁电隧穿效应 (28)2.5 RRAM与忆阻器 (30)3 RRAM研究现状与前景展望 (33)参考文献 (36)阻变随机存储器(RRAM)引言:阻变随机存储器(RRAM)是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器(NVM)器件。
近年来,NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点,在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。
硅基flash存储器作为传统的NVM器件,已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。
但是,工作寿命、读写速度的不足,写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。
作为替代,多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注[1、2],这其中包括铁电随机存储器(FeRAM)[3]、磁性随机存储器(MRAM)[4]、相变随机存储器(PRAM)[5]等。
然而,FeRAM及MRAM 在尺寸进一步缩小方面都存在着困难。
在这样的情况下,RRAM器件因其具有相当可观的微缩化前景,在近些年已引起了广泛的研发热潮。
本文将着眼于RRAM 的发展历史、工作原理、研究现状及应用前景入手,对RRAM进行广泛而概括性地介绍。
1 RRAM技术回顾虽然RRAM于近几年成为存储器技术研究的热点,但事实上对阻变现象的研究工作在很久之前便已开展起来。
1962年,T. W. Hickmott通过研究Al/SiO/Au、Al/Al2O3/Au、Ta/Ta2O5/Au、Zr/ZrO2/Au以及Ti/TiO2/Au等结构的电流电压特性曲线,首次展示了这种基于金属-介质层-金属(MIM)三明治结构在偏压变化时发生的阻变现象[6]。
如图1所示,Hickmott着重研究了基于Al2O3介质层的阻变现象,通过将阻变现象与空间电荷限制电流理论、介质层击穿理论、氧空洞迁移理论等进行结合,尝试解释了金属氧化物介质层阻变现象的机理。
虽然在这篇文献报道中,最大的开关电流比只有30:1,但本次报道开创了对阻变机理研究的先河,为之后的RRAM技术研发奠定了基础。
图1. T. W. Hickmott报道的基于Al/Al2O3/Au结构的电流-电压曲线,其中氧化层的厚度为300Å,阻变发生在5V左右,开关电流比约10:1[6] Hickmott对阻变现象的首次报道立刻引发了广泛的兴趣,之后在十九世纪60年代到80年代涌现了大量的研究工作,对阻变的机理展开了广泛的研究。
除了最广泛报道的金属氧化物,基于金属硫化物[7]、无定形硅[8]、导电聚合物[9]、异质结构[10]等新材料作为介质层的结构也表现出了阻变性质。
这些研究工作也很快被总结归纳[11、12]。
早期的研究工作主要是对于阻变的本质和机理进行探究,以及对阻变机理应用于RRAM技术的展望。
但此时半导体产业对新型NVM器件的研究尚未引起广泛重视,并且在对阻变现象的解释过程中遇到了很多困难,没有办法达成广泛的共识,故而在80年代末期,对阻变的研究一度趋于平淡。
90年代末期,摩尔定律的发展规律开始受到物理瓶颈的限制,传统硅器件的微缩化日益趋近于极限,新结构与新材料成为研究者日益关注的热点。
与此同时,研究者开始发现阻变器件极为优异的微缩化潜力及其作为NVM器件具有可观的应用前景[13],因而引发了对基于阻变原理的RRAM器件的广泛研究。
如图2所示,近十年来,由于RRAM技术的巨大潜力,业界对非易失性RRAM 的研究工作呈逐年递增趋势[14]。
日益趋于深入而繁多的研究报告,一方面体现着RRAM日益引起人们的重视,而另一方面,则体现着其机理至今仍存在的不确定性,仍需要大量的研究讨论。
尽管自从对阻变现象的初次报道以来,阻变器件结构一直沿用着简单的金属-介质层-金属(MIM)结构,且对于所有材料的介质层,其电流-电压特性所表现的阻变现象几乎一致,但是对于不同的介质层材料,其阻变现象的解释却各有分歧。
总体而言,基于导电细丝和基于界面态的两种阻图2. 由Web of Science统计的每年关于阻变(resistive switching)词条发表的文章数[14]。
变解释理论已被大多数研究者接受,尤以导电细丝理论最被广泛接纳。
由于基于细丝导电的器件将不依赖于器件的面积,于是材料的多样性配以细丝导电理论,愈加拓宽了RRAM技术的应用前景。
截至今日,研究较为成熟的RRAM介质层材料主要包括:二元过渡金属氧化物(TMO),如NiO[15,16]、TiO2[17]、ZnO[18];固态电解质,如Ag2S[19]、GeSe[20];钙钛矿结构化合物[21,22];氮化物[23];非晶硅[24];以及有机介质材料[25]。
RRAM的研究应用还有广阔的空间值得人们去研究探寻,还有许多困难与挑战亟待人们去积极面对。
近几年,国内外研究者陆续开始对RRAM研究的现状进行综述总结[26-29],为进一步的探究工作打下了基础。
由于RRAM研究仍处于共识与争论并存、理论尚未统一的研究阶段,本文旨在总结目前部分较为成熟的工作以及较为公认的理论,并且对RRAM的应用前景作出合理的评价。
2 RRAM工作机制及原理探究2.1 RRAM基本结构存储器的排布一般是以矩形阵列形式的,矩阵的行和列分别称为字线和位线,而由外围连线控制着字线和位线,从而可以对每个单元进行读和写操作。
对于RRAM而言,其存储器矩阵可以设计为无源矩阵和有源矩阵两种。
无源矩阵单元相对而言设计比较简单,如图3(a)所示,字线与位线在矩阵的每一个节点通过一个阻变元件以及一个非线性元件相连。
非线性元件的作用是使阻变元件得到合适的分压,从而避免阻变元件处于低阻态时,存储单元读写信息的丢失。
非线性元件一般选择二极管或者其他有确定非线性度的元件。
然而,采用无源矩阵会使相邻单元间不可避免地存在干扰。
为了避免不同单元之间信号串扰的影响,RRAM图3. RRAM存储器矩阵的单元电路图。
图(a)为无源电路,图(b)为有源电路。
矩阵也可以采用有源单元设计,如图3(b)所示。
由晶体管来控制阻变元件的读写与擦除信号可以良好隔离相邻单元的干扰,也与CMOS工艺更加兼容。
但这样的单元设计无疑会使存储器电路更加复杂,而晶体管也需要占据额外的器件面积。
RRAM中的阻变元件一般采用简单的类似电容的金属-介质层-金属(MIM)结构,由两层金属电极包夹着一层介质材料构成。
金属电极材料的选择可以是传统的金属单质,如Au、Pt、Cu、Al等,而介质层材料主要包括二元过渡金属氧化物、钙钛矿型化合物等,这在后文将会更加详细地讨论。
由于对RRAM器件的研究主要集中在对电极材料以及介质层材料的研究方面,故而往往采用如图4所示的简单结构,采用传统的硅、氧化硅或者玻璃等衬底,通过依次叠合的底电极、介质层、顶电极完成器件的制备,然后于顶电极与底电极之间加入可编程电压信号来测试阻变器件的性能,这样的简单结构被大多数研究者所采纳。
而简单的制备过程和器件结构也是RRAM被认为具有良好的应用前景的原因之一。
图4. 应用于RRAM器件研究的MIM结构。
通过在顶电极和底电极之间施加电压信号来研究RRAM器件的工作情况。
2.2 RRAM器件参数基于以往对DRAM、SRAM、Flash等存储器器件较为成熟的研究经验,RRAM 器件的参数可以如下归纳总结并加以展望[28]:1.写(Write)操作参数V wr,t wrV wr为写入数据所需电压。
与现代CMOS电路相兼容,RRAM的V wr的大小一般在几百mV至几V之间,这相对于传统需要很高写入电压的Flash器件来说有较大优势。
t wr为写入数据时间所需时间。
传统器件中,DRAM、SRAM和Flash的t wr分别为100ns、10ns和10us数量级。
为了与传统器件相比显示出优势,RRAM 的t wr期望可以达到100ns数量级甚至更小。
2.读(Read)操作参数V rd,I rd,t rdV rd为读取数据所需电压。
为了避免读操作对阻变元件产生影响,RRAM的V rd值需要明显小于V wr。
而由于器件原理限制,V rd亦不能低于V wr的1/10。
I rd为读操作所需电流。
为了使读取信号能够准确快速地被外围电路的小信号放大器所识别,RRAM的I rd不能低于1uA。
t rd为读操作所需时间。
RRAM的t rd需要与t wr 同等数量级甚至更小。
3.开关电阻比值R OFF/R ONR OFF和R ON分别为器件处于关态与开态时的元件阻值。
尽管在MRAM中,大小仅为1.2~1.3的R OFF/R ON亦可以被应用,对RRAM的R OFF/R ON一般要求至少达到10以上,以减小外围放大器的负担,简化放大电路。
4.器件寿命器件寿命指器件能够正常维持工作状态的周期数目。
一般而言,NVM器件的工作寿命希望达到1012周期。
因此,RRAM的器件寿命期望可以达到同等甚至更长久。
5.保持时间t rett ret指存储器件长久保存数据信息的时间。
对RRAM而言,数据一般需要保持10年甚至更久,而这过程中也需要考虑温度以及持续的读操作电压信号的影响。
以上介绍了RRAM的几个主要性能参数。
各个参数之间看似相互独立,但事实上各项之间却有着相互制约的关系,比如V rd与V wr的比值事实上被t ret和t rd所限制[28]。
故而寻求高密度、低功耗的理想RRAM器件,需要从各个性能参数的角度共同考虑,寻求最佳的平衡点。
2.3 RRAM的阻变行为分类RRAM的阻变行为主要体现在其电流-电压曲线上。
根据大量研究经验表明,基于不同材料的RRAM器件,其器件特性是有很多细节上的差别的,不过粗略地按照电流-电压曲线来区分,RRAM的阻变行为可以分为单极型(Unipolar)和双极型(Bipolar)两大类。
这主要是由阻变行为出现时施加的电压极性及大小所区分的。
而具体引起阻变行为的本质原因并没有非常确凿的定论,我们会在随后的章节中对其进行介绍、分析和讨论。
典型的单极型RRAM阻变行为的电流-电压曲线如图5(a)所示,阻变行为并不依赖于施加电压的极性,而表现出单极型阻变行为的RRAM器件也往往是上下电极对称的MIM结构。
一般地,由于单极型循环阻变IV曲线不依赖于极性,故而我们只关注正向扫描周期。