基于Pr$_{0.7}$Ca$_{0.3}$MnO$_3$的RRAM中带自热的空间电荷限制电流

基于空间电荷限制电流（SCLC）的导电机理已在PCMO基RRAM器件中得到确认，其依据是观察到$I \propto V^{\alpha}$其中$\alpha \approx 2$。IV特性的一个关键特征是电流的急剧上升（$\alpha \gg 2$），这通常被归因于陷阱填充极限（TFL），随后是明显的无陷阱SCLC导电。在本文中，我们通过TCAD分析表明陷阱填充极限（TFL）不足以解释电流的急剧上升（$\alpha \gg 2$）。作为替代，我们提出了一种带浅陷阱的SCLC模型，其基于自热效应导致的热失控，以解释电流急剧上升随后进入串联电阻主导区。在25{\deg}C-125{\deg}C范围内的实验结果展示了全部4个区制：(i) 欧姆区（$\alpha = 1$），(ii) 浅陷阱SCLC区（$\alpha \approx 2$），(iii) 电流骤升区（$\alpha \gg 2$）和 (iv) 串联电阻区（$\alpha = 1$）。此外，带热建模的TCAD仿真能够在所有区制中匹配实验IV特性。因此，本文提出了一种由详细TCAD模型支持的PCMO基RRAM电流传导机制。这样的模型对于进一步定量理解和设计PCMO基RRAM至关重要。