书籍详情
新型阻变存储技术
作者：刘明等
出版社：科学出版社
出版时间：2014-10-01
ISBN：9787030418296
定价：¥98.00
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内容简介
《新型阻变存储技术》针对阻变存储器的未来实际应用，重点阐述其基本科学问题和关键技术，系统地介绍了阻变存储器的背景、研发历程与现状、发展趋势、阻变材料、器件结构、电阻转变的机理、载流子输运模型与随机模型、电阻转变统计与模型、器件性能改善方法、集成技术、电路应用等。《新型阻变存储技术》适合微电子、材料、物理、化学等领域从事半导体存储器技术研究和教学的科研人员、工程技术人员、大学教师、研究生、本科生阅读和参考。
作者简介
暂缺《新型阻变存储技术》作者简介
目录
目 录
《纳米科学与技术》丛书序
前言
第1章绪论 1
1. 1非易失性存储器发展历程 1
1.2存储器发展趋势 6
1.2.1分立电荷存储器 6
1-2.2铁电存储器 7
1.2.3磁性存储器 7
1.2.4相变存储器 8
1 .2.5 阻变存储器 9
1 .3阻变存储器发展历程 9
参考文献 1 1
第2章阻变材料 1 4
2. 1无机阻变材料 1 4
2. 1 . 1 二元氧化物阻变材料 1 4
2. 1 .2复杂氧化物阻变材料 1 9
2. 1 .3固态电解质材料 22
2.2有机阻变材料 26
2.2. 1小分子功能层材料 27
2.2.2聚合物功能层材料 29
2.2.3施主受主复合型功能层材料 3 1
2.2.4纳米颗粒混合体功能层材料 33
2.3 纳米阻变材料 37
2. 3. 1 阻变纳米线 37
2.3.2 其他纳米阻变材料 44
参考文献 49
第3章阻变存储器器件结构 6 1
3. 1 两端 RRAM 61
3.1.1 “三明治”结构 61
3.1.2 crossbar 结构 63
3.1.3 via-hole 结构 66
3.1. 4原子开关结构 68
3.1. 5平面两端结构 69
3. 1. 6侧边接触结构 73
3.2 三端 RRAM 74
3.3 四端 RRAM 76
参考文献 79
第4章电阻转变机制 82
4.1电化学金属化机制 83
4.1.1电化学金属化理论 83
4.1.2导电细丝生长和破灭的动态过程 84
4.2化学价变化机制 91
4.2.1化学价变化机制引起的界面势全调制 92
4.2.2化学价变化机制引起的导电细丝生长和破灭 93
4.2.3导电细丝生长和破灭的动态过程 96
4.3热化学机制 97
4.3.1熔丝与反熔丝模型 98
4.3.2焦耳热RESET模型 100
4.3.3焦耳热引起的阈值转变现象 101
4.4 静电/电子机制 102
4.4.1空间电荷限制模型 102
4.4.2 Frenkel-Poole 发射模型 104
4.4.3 SV 模型 105
参考文献 108
第5章阻变存储器物理模型 111
5. 1阻变存储器阻变模型 111
5. 1. 1模型的发展状况与分类 111
5.1.2连续介质模型 113
5.1.3随机模型 120
5.2第一性原理计算 127
5.2.1单个氧空位的计算 128
5.2.2氧空位的形成能 129
5 .2.3 掺杂效应 133
5 .2.4 导电细丝的结构预测 13 5
参考文献 136
第6章电阻转变统计研究 140
6.1电阻转变统计的渗流解析模型 140
6.1.1 导电细丝形成和断裂的本质 141
6.1.2 SET/RESET 转变的 cell 几何模型 141
6.1.3 SET/RESET转变动力学模型 143
6.1.4 SET/RESET电压和电流统计实验 145
6. 2转变速度统计解析模型及转变速度-干扰困境的快速预测 151
6.2.1 RRAM中的转变速度-干扰困境问题 151
6.2.2 SET速度的统计与模型 151
6 .2.3恒压模式预测速度-干扰困境的方法 152
6 .2.4电压扫描模式快速预测速度-干扰困境的方法 153
6 .2.5电压扫描模式下的速度-干扰问题设计空间 153
6 .3电阻转变过程中导电细丝演化的统计分析 154
6 .3.1单极性VCM器件的RESET转变的类型与细丝演化过程 155
6 .3.2 RESET过程中细丝电导演化的统计分析 15 6
6 .3.3连续电压扫描RESET转变中的电导演化的统计分析 158
6 .3.4 RESET转变参数的分布规律 159
6 .3.5 RESET统计的蒙特卡罗模拟 1 6 3
6 . 4 电阻转变中的量子化效应 1 6 6
6 .4.1 VCM器件电阻转变中的量子化效应 1 6 7
6 .4.2 ECM器件电阻转变中的量子化效应 171
参考文献 174
第.章阻变存储器性能改善 179
7. 1材料优化 179
7.1.1 电极材料优化 179
7.1.2阻变功能层材料优化 183
7.2 RRAM器件的结构优化 191
7.2.1插层结构 191
7.2.2 增强电极的局部电场 195
7.2.3器件尺寸微缩 197
7.3 RRAM器件操作方法优化 198
7.3.1直流电流扫描的优化方式 198
7.3.2恒定应力预处理的优化方式 201
7.3.3栅端电压扫描的优化方式 203
7.3.4 脉冲测试的优化 205
参考文献 207
第8章阻变存储器集成 212
8. 1有源阵列结构 212
8.2无源阵列结构 222
8.2.1无源交叉阵列中的串扰现象 222
8.2.2 1D1R 结构 224
8.2.3 1S1R 结构 231
8.2.4 自整流RRAM结构 234
8.3无源交叉阵列的读写操作 240
8.3.1 “写，，操作 240
8.3.2 “读，，操作 241
8.4三维集成结构 243
8.4.1堆叠交叉阵列结构 244
8.4.2垂直交叉阵列结构 245
参考文献 248
第9章阻变存储器的电路应用 252
9. 1紧凑模型 252
9.1.1基于金属离子迁移动态机制的紧凑模型 252
9.1.2基于忆阻器理论的紧凑模型 253
9.1.3考虑正态分布偏差的RRAM紧凑模型 255
9.2 RRAM在FPGA领域中的应用 257
9.2.1 FPGA 技术简介 257
9.2.2传统FPGA器件的结构 258
9. 2. 3 基于 RRAM 的 FPGA 技术 260
9. 3 CMOL电路技术 265
9 .3.1 CMOL 电路介绍 265
9 .3.2 CMOL 电路结构 265
9 .3.3 CMOLFPGA 结构 267
9 . 3. 4 CMOL电路的逻辑功能 268
9 . 4忆阻器在神经元网络中的应用 270
9 .4.1忆阻器介绍 270
9 .4.2忆阻器的模型与机理 271
9 .4.3忆阻器在神经元网络中的应用 273
参考文献 276
索引 280
《纳米科学与技术》丛书序
前言
第1章绪论 1
1. 1非易失性存储器发展历程 1
1.2存储器发展趋势 6
1.2.1分立电荷存储器 6
1-2.2铁电存储器 7
1.2.3磁性存储器 7
1.2.4相变存储器 8
1 .2.5 阻变存储器 9
1 .3阻变存储器发展历程 9
参考文献 1 1
第2章阻变材料 1 4
2. 1无机阻变材料 1 4
2. 1 . 1 二元氧化物阻变材料 1 4
2. 1 .2复杂氧化物阻变材料 1 9
2. 1 .3固态电解质材料 22
2.2有机阻变材料 26
2.2. 1小分子功能层材料 27
2.2.2聚合物功能层材料 29
2.2.3施主受主复合型功能层材料 3 1
2.2.4纳米颗粒混合体功能层材料 33
2.3 纳米阻变材料 37
2. 3. 1 阻变纳米线 37
2.3.2 其他纳米阻变材料 44
参考文献 49
第3章阻变存储器器件结构 6 1
3. 1 两端 RRAM 61
3.1.1 “三明治”结构 61
3.1.2 crossbar 结构 63
3.1.3 via-hole 结构 66
3.1. 4原子开关结构 68
3.1. 5平面两端结构 69
3. 1. 6侧边接触结构 73
3.2 三端 RRAM 74
3.3 四端 RRAM 76
参考文献 79
第4章电阻转变机制 82
4.1电化学金属化机制 83
4.1.1电化学金属化理论 83
4.1.2导电细丝生长和破灭的动态过程 84
4.2化学价变化机制 91
4.2.1化学价变化机制引起的界面势全调制 92
4.2.2化学价变化机制引起的导电细丝生长和破灭 93
4.2.3导电细丝生长和破灭的动态过程 96
4.3热化学机制 97
4.3.1熔丝与反熔丝模型 98
4.3.2焦耳热RESET模型 100
4.3.3焦耳热引起的阈值转变现象 101
4.4 静电/电子机制 102
4.4.1空间电荷限制模型 102
4.4.2 Frenkel-Poole 发射模型 104
4.4.3 SV 模型 105
参考文献 108
第5章阻变存储器物理模型 111
5. 1阻变存储器阻变模型 111
5. 1. 1模型的发展状况与分类 111
5.1.2连续介质模型 113
5.1.3随机模型 120
5.2第一性原理计算 127
5.2.1单个氧空位的计算 128
5.2.2氧空位的形成能 129
5 .2.3 掺杂效应 133
5 .2.4 导电细丝的结构预测 13 5
参考文献 136
第6章电阻转变统计研究 140
6.1电阻转变统计的渗流解析模型 140
6.1.1 导电细丝形成和断裂的本质 141
6.1.2 SET/RESET 转变的 cell 几何模型 141
6.1.3 SET/RESET转变动力学模型 143
6.1.4 SET/RESET电压和电流统计实验 145
6. 2转变速度统计解析模型及转变速度-干扰困境的快速预测 151
6.2.1 RRAM中的转变速度-干扰困境问题 151
6.2.2 SET速度的统计与模型 151
6 .2.3恒压模式预测速度-干扰困境的方法 152
6 .2.4电压扫描模式快速预测速度-干扰困境的方法 153
6 .2.5电压扫描模式下的速度-干扰问题设计空间 153
6 .3电阻转变过程中导电细丝演化的统计分析 154
6 .3.1单极性VCM器件的RESET转变的类型与细丝演化过程 155
6 .3.2 RESET过程中细丝电导演化的统计分析 15 6
6 .3.3连续电压扫描RESET转变中的电导演化的统计分析 158
6 .3.4 RESET转变参数的分布规律 159
6 .3.5 RESET统计的蒙特卡罗模拟 1 6 3
6 . 4 电阻转变中的量子化效应 1 6 6
6 .4.1 VCM器件电阻转变中的量子化效应 1 6 7
6 .4.2 ECM器件电阻转变中的量子化效应 171
参考文献 174
第.章阻变存储器性能改善 179
7. 1材料优化 179
7.1.1 电极材料优化 179
7.1.2阻变功能层材料优化 183
7.2 RRAM器件的结构优化 191
7.2.1插层结构 191
7.2.2 增强电极的局部电场 195
7.2.3器件尺寸微缩 197
7.3 RRAM器件操作方法优化 198
7.3.1直流电流扫描的优化方式 198
7.3.2恒定应力预处理的优化方式 201
7.3.3栅端电压扫描的优化方式 203
7.3.4 脉冲测试的优化 205
参考文献 207
第8章阻变存储器集成 212
8. 1有源阵列结构 212
8.2无源阵列结构 222
8.2.1无源交叉阵列中的串扰现象 222
8.2.2 1D1R 结构 224
8.2.3 1S1R 结构 231
8.2.4 自整流RRAM结构 234
8.3无源交叉阵列的读写操作 240
8.3.1 “写，，操作 240
8.3.2 “读，，操作 241
8.4三维集成结构 243
8.4.1堆叠交叉阵列结构 244
8.4.2垂直交叉阵列结构 245
参考文献 248
第9章阻变存储器的电路应用 252
9. 1紧凑模型 252
9.1.1基于金属离子迁移动态机制的紧凑模型 252
9.1.2基于忆阻器理论的紧凑模型 253
9.1.3考虑正态分布偏差的RRAM紧凑模型 255
9.2 RRAM在FPGA领域中的应用 257
9.2.1 FPGA 技术简介 257
9.2.2传统FPGA器件的结构 258
9. 2. 3 基于 RRAM 的 FPGA 技术 260
9. 3 CMOL电路技术 265
9 .3.1 CMOL 电路介绍 265
9 .3.2 CMOL 电路结构 265
9 .3.3 CMOLFPGA 结构 267
9 . 3. 4 CMOL电路的逻辑功能 268
9 . 4忆阻器在神经元网络中的应用 270
9 .4.1忆阻器介绍 270
9 .4.2忆阻器的模型与机理 271
9 .4.3忆阻器在神经元网络中的应用 273
参考文献 276
索引 280
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