一种分析阻变存储器电流波动性的方法
专利汇可以提供一种分析阻变存储器电流波动性的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种分析 阻变 存储器 电流 波动 性的方法，该方法包括：制备各种阻变存储器；测量制备的各种阻变存储器的I-V曲线，并采用0.1V的读 电压 ，从测得的I-V曲线中读出该电压下各种阻变存储器的电流值，进而确定各种阻变存储器的高阻态和低阻态；分别计算各种阻变存储器在高低阻态下导电细丝中的电流；分别计算各种阻变存储器中导电细丝的外加 电场 ；分别计算不同阻态下各种阻变存储器载流子跃迁的激活能；分别比较低阻态或高阻态下各种阻变存储器载流子跃迁的激活能，分析各种阻变存储器的电流波动性。利用本发明，通过阻变存储器的激活能来分析电流波动性，简化了分析过程，提高了分析的精确性。，下面是一种分析阻变存储器电流波动性的方法专利的具体信息内容。
1.一种分析阻变存储器电流波动性的方法，其特征在于，该方法包括：
步骤1：制备各种阻变存储器；
步骤2：测量制备的各种阻变存储器的I-V曲线，并采用0.1V的读电压，从测得的I-V曲线中读出该电压下各种阻变存储器的电流值，进而确定各种阻变存储器的高阻态和低阻态；
步骤3：分别计算各种阻变存储器在高低阻态下导电细丝中的电流；
步骤4：分别计算各种阻变存储器中导电细丝的外加电场；
步骤5：分别计算不同阻态下各种阻变存储器载流子跃迁的激活能；
步骤6：分别比较低阻态或高阻态下各种阻变存储器载流子跃迁的激活能，分析各种阻变存储器的电流波动性。
2.根据权利要求1所述的分析阻变存储器电流波动性的方法，其特征在于，步骤1中所述制备各种阻变存储器，是利用原子层沉积的方法制备出HfO2、ZrO2和WO3阻变存储器器件，器件厚度为5nm-30nm，器件的下电极为Pt(40nm)/Ti(10nm)金属层，上电极为W(30nm)/Ti(5nm)金属层。
3.根据权利要求1所述的分析阻变存储器电流波动性的方法，其特征在于，步骤2中所述测量制备的各种阻变存储器的I-V曲线，是采用KEITHLEY4200-SCS型半导体特性分析系统测量制备的各种阻变存储器的I-V曲线。
4.根据权利要求1所述的分析阻变存储器电流波动性的方法，其特征在于，步骤2中所述采用0.1V的读电压，从测得的I-V曲线中读出该电压下各种阻变存储器的电流值，进而确定各种阻变存储器的高阻态和低阻态，是采用0.1V的读电压，从测得的I-V曲线中读出该电压下的电流值，读出的电流值中较大的值定为低阻态的电流值，较小的值定为高阻态的电流值。
5.根据权利要求1所述的分析阻变存储器电流波动性的方法，其特征在于，步骤3中所述分别计算各种阻变存储器在高低阻态下导电细丝中的电流，包括：
对于阻变存储器中的低阻态，导电细丝中的电流可以通过下式得到：
式中F2表示低阻态下导电细丝的电场，σLRS表示电导率，σ0表示电导的前因子，α表示局域态长度的倒数，Rij表示载流子跃迁的长度，q表示电子电荷， 表示低阻态下载流子运动的激活能，kB表示波尔兹曼常数，T表示器件的温度，V表示外加电压，L表示器件的厚度；
对于阻变存储器中的高阻态，由于空间电荷限制电流的效应，对于导电细丝导通的部分，电场应符合泊松定律，即
dF(x)/dx＝-nq/ε (2)
式中n表示载流子浓度，ε表示材料的介电常数；
高阻态下导电细丝导通部分的电流表示为：
式中μ0表示载流子迁移率的前因子， 表示高阻态载流子运动的激活能，S表示导电细丝的横截面积；
同时，根据福勒-诺德海姆发射理论，高阻态下导电细丝断开部分的电流可以通过下式表示：
式中F1表示导电细比断开点位置的电场，h表示普朗克常量，φB表示势垒高度，m表示自由电子的质量。
6.根据权利要求5所述的分析阻变存储器电流波动性的方法，其特征在于，步骤4中所述分别计算各种阻变存储器中导电细丝的外加电场，是采用以下公式：
式中L1表示细丝导通部分的长度，Vhopping表示导电细丝导通部分的电压，Vtunneling表示导电细丝断开部分的电压。
7.根据权利要求6所述的分析阻变存储器电流波动性的方法，其特征在于，步骤5中所述分别计算不同阻态下各种阻变存储器载流子跃迁的激活能，包括：
计算低阻态的激活能时，将步骤2中测得的低阻态的电流值代入公式(1)中进行计算；
计算高阻态的激活能时，把步骤2中测得的高阻态的电流值代入公式(3)和(4)，最后结合公式(2)-(5)计算出高阻态下载流子跃迁的激活能。
8.根据权利要求7所述的分析阻变存储器电流波动性的方法，其特征在于，步骤6中所述分别比较低阻态或高阻态下各种阻变存储器载流子跃迁的激活能，分析各种阻变存储器的电流波动性，包括：
在同一阻态下，载流子跃迁的激活能越大，则阻变存储器的电流波动性越小；反之，载流子跃迁的激活能越小，则阻变存储器的电流波动性越大。
一种分析阻变存储器电流波动性的方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
低阻态下载流子跃迁的激活能；把1.14×10 A代入公式(3)和(4)，然后结合公式(2)-(5)计算出高阻态下载流子跃迁的激活能。结果如图2所示，在低阻状下(LRS)，载流子跃迁的激活能Ea＝0.9344eV，在高阻状态下(HRS)，载流子跃迁的激活能Ea＝0.9889eV。计算中
13 -1
所用参数为：温度为T＝300K，V＝0.1V，σ0＝10 S/m，α ＝1.5nm，Rij＝0.385nm，ε
２
＝23，μ0＝450m /Vs，L＝5nm，φB＝2eV。
公式(1)中进行计算，获得低阻态下载流子跃迁的激活能；把1.17×10 A代入公式(3)和(4)，然后结合公式(2)-(5)计算出高阻态下载流子跃迁的激活能。结果如图3所示，在低阻状下(LRS)，载流子跃迁的激活能Ea＝1.9431eV，在高阻状下(HRS)，载流子跃迁的激活
13 -1
能Ea＝1.9906eV。计算中所用参数为：温度为T＝300K，V＝0.1V，σ0＝10 S/m，α ＝
2
1.5nm，Rij＝0.385nm，ε＝23，μ0＝300m/Vs，L＝10nm，φB＝2eV。
(1)中进行计算，获得低阻态下载流子跃迁的激活能；把2.04×10 A代入公式(3)和(4)，然后结合公式(2)-(5)计算出高阻态下载流子跃迁的激活能。结果如图4所示，在低阻状下(LRS)，载流子跃迁的激活能Ea＝0.7352eV，在高阻状下(HRS)，载流子跃迁的激活能Ea＝
13 -1
0.7953eV。计算中所用参数为：温度为T＝300K，V＝0.1V，σ0＝10 S/m，α ＝1.5nm，
2
Rij＝0.385nm，ε＝35，μ0＝150m/Vs，L＝50nm，φB＝2eV。
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