以氧空位浓度为状态变量的忆阻器紧凑模型
应用物理
2022-04-13 v1
摘要
我们提出了一种基于氧空位浓度作为状态变量的氧化物忆阻器独特紧凑模型。在该模型中,氧空位浓度的增加(减少)在效果上类似于现有紧凑模型中用作状态变量的隧穿势垒间隙的减小(增大),为电子电流依据外加电压极性而增大(减小)提供了机制。定义状态变量动力学的速率方程由近期一篇手稿的简化得到,该手稿中将电子过程(即电子俘获/发射)与源自介电击穿热化学模型的原子过程(即 Frenkel 对生成/复合、扩散)相结合。所提模型的核心在于氧空位陷阱的电子占据对电阻切换动力学的影响。电子电流的计算考虑了欧姆、带间和束缚到带间的贡献。该模型包含具有焦耳热和传导损耗项的均匀自热。模型使用具有不同电极材料的 HfO2 忆阻器的实验电流-电压特性进行校准。尽管给出了一个通用模型,但发现氧空位的 delta 形态密度分布能够准确表示实验数据,同时提供对束缚到带跃迁的极小描述。该模型在 Verilog-A 中实现,并在 4x4 1T1R 非易失性存储器阵列中使用读/写操作进行测试,以评估其执行实际感兴趣电路仿真的能力。一个特别的优势是该模型不对丝状几何结构做强假设,而支持后者的实验证据十分匮乏。
引用
@article{arxiv.2202.04209,
title = {Memristor Compact Model with Oxygen-Vacancy Concentration as State Variable},
author = {Andre Zeumault and Shamiul Alam and Md Omar Faruk and Ahmedullah Aziz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.04209},
year = {2022}
}