基于 Pr$_{0.7}$Ca$_{0.3}$MnO$_3$ 的阻变 RAM 中开关瞬态的反应-漂移模型
应用物理
2020-09-15 v1
摘要
基于 PrCaMnO (PCMO) 的 RRAM 展现出诸如非易失性、低差异性、多电阻态与可扩展性等良好存储特性。从建模角度看,在固定氧离子空位陷阱存在下并通过技术计算机辅助设计(TCAD)中的漂移扩散(DD)与自热(SH)(但不含氧离子输运)对 PCMO RRAM 的载流子直流电流建模,能够解释阻变发生前实验观测到的空间电荷限制导电(SCLC)特征。此外,使用 DD+SH 模型的瞬态分析能够复现阻变发生前实验观测到的 ~100 ns 时间尺度上的快速电流增长。然而,一个完整的定量瞬态电流输运加阻变模型需要纳入离子输运。我们提出了一个针对氧离子空位相关陷阱密度变化的反应-漂移(RD)模型,并将其与 DD+SH 模型结合。此前我们已通过实验表明 Set 瞬态包含 3 个阶段,Reset 瞬态包含 4 个阶段。本工作中,DD+SH+RD 模型能够在 10 ns - 1 s 的时间尺度范围内,针对不同外加偏压与环境温度,复现 Set 与 Reset 操作的完整瞬态行为。值得注意的是,模拟复现了普适的 Reset 实验行为:log(I) 正比于 (m X log(t)),其中 m~-1/10。该模型是首个显著复现 PCMO RRAM 瞬态 Set/Reset 行为的模型。此模型确立了自热与离子漂移限制阻变作为这些 RRAM 中主要物理现象的存在。
引用
@article{arxiv.2005.07398,
title = {Reaction-Drift Model for Switching Transients in Pr$_{0.7}$Ca$_{0.3}$MnO$_3$-Based Resistive RAM},
author = {Vivek Saraswat and Shankar Prasad and Abhishek Khanna and Ashwin Wagh and Ashwin Bhat and Neeraj Panwar and Sandip Lashkare and Udayan Ganguly},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.07398},
year = {2020}
}