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1、物理学和高新技术3阻变式存储器存储机理•王永管伟华龙世兵刘明谢常青(中国科学院微电子研究所纳米加工与新器件集成技术实验室北京100029)摘要阻变式存储器(resistiverandomaccessmemory,RRAM)是以材料的电阻在外加电场作用下可在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基础的一类前瞻性下一代非挥发存储器.它具有在32nm节点及以下取代现有主流Flash存储器的潜力,成为目前新型存储器的一个重要研究方向.但阻变式存储器的电阴转变机理不明确,制约它的进一步研发与应用.文章对阻变式存储器的体材料
2、中几种基本电荷输运机制进行了归纳,总结了目前对阻变式存储器存储机理的理论模型.关键词非挥发性,阻变式存储器(RRAM),综述,空间电荷限制电流(SCLC),细丝Thestoragemechanismofresisitiverandomaccess•WANGYongGUANWei2HuaLONGShi2BingLIUMingXIEChang2Qing(KeyLaboratoryofNano-FabricationandNovelDevicesIntegratedTechnology,InstituteofMi
3、croelectronics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China)AbstractResisitiverandomaccessmemories(RRAMs)areoneofthemostpromisingnext-generationnon-volatilememorydevices,basedonreversibleswitchingbetweenhighandlowresistancestatesbytheapplicationofanexterna
4、lelectricfield.Theyhavebeenwidelystudiedasaremarkablenewtypeofmemorydevice,duetotheirpotentialforscalingdownbeyondthe32nmnodelimittoreplacecurrentmainstreamflashmemorydevices.How2ever,controversyabouttheresistanceswitchingmechanismofRRAMshasseverelylimited
5、theirfurtherdevelop2mentandapplication.Inthisarticlecertainessentialmodelsofthecharge2transportationinthebulkmaterialaredescribed,andpresenttheoriesexplainingtheresistanceswitchingmechanismarealsoreviewed.Keywordsnon2volatile,resistiverandomaccessmemory(RR
6、AM),review,spacechargelimitedcurrent(SCLC),filament非常透彻,但是对阻变式存储器阻变机制的认识仍1引言然存在很大分歧,没有统一的理论解释.尽管如此,随着便携式消费电子被越来越广泛的使用,对相比其他非挥发存储器,阻变式存储器以其低操作大容量非挥发性存储器的需求也越来越迫切.传统电压、低功耗、高写入速度、耐擦写、非破坏性读取、的可擦除编程只读存储器(EPROM)和电可擦除编保持时间长、结构简单、与传统CMOS(互补金属氧2[5]程只读存储器(EPROM)已远远不
7、能满足现今的市化物半导体)工艺相兼容等优点而被广泛研究,[6]场需求,而基于浮栅结构的快闪(flash)存储器也由表1列出了各种存储器的性能比较.于较高的操作电压和复杂的电路结构一直被业界所诟病,于是各种新型的下一代非挥发性存储器应运3国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CB302706)和国家自[1]而生,如铁电存储器(FeRAM)、磁存储器然科学基金(批准号:90607022,90401002,90207004,60236010,[2][3](MRAM)、相变存储器(PRAM),阻变式存储器605
8、06005,60390071)资助项目.(RRAM)[4]等.在这些新型非挥发性存储器当中,2008-03-06收到初稿,2008-03-18收到修改稿•通讯联系人.liuming@ime.ac.cnFeRAM,MRAM以及PRAM的存储机理已经被研究·870·http:PPwww.wuli.ac.cn物理·37卷(2008年)12期物理学和高新技术[6]表1各种存储器的性能比较存储器DRAMSRAMFLASHP
