利用原子力显微镜探讨a-Si/Ag/Cu 记忆器中的 filaments 形成

基于阳离子的 Ag/Cu filaments 形成于绝缘 $\alpha$-Si 矩阵中，广泛用于交叉阵列中的记忆器，以实现高效的存储计算。然而，filaments 形成与破裂的随机性导致器件间和循环间的变异。尽管大规模记忆器阵列的实现取得了成功，但关于记忆器中 filaments 参数及其空间分布的系统性研究仍寥寥无几。本文使用导电原子力显微镜 (c-AFM) 来探测记忆器中导电 filaments 的空间分布。电荷传输主要由有限数量的离散 filaments 主导，而非跨越器件整个区域的均匀导电。实验的系统分析给出了导电 filaments 的平均表面密度约为每 $\mu\text{m}^2$ 3200 个。可以在单个记忆器中发现具有挥发性和非挥发性两种 filaments。实验数据以及挥发性和非挥发性 filaments 的本质可在多重陷阱促进隧穿模型中得到解释。该模型为两种类型 filaments 的物理属性提供了合理的估计。