阻变存储器(RRAM)入门介绍

阻变存储器概述

阻变存储器概述 阻变存储器（Resistive Random Access Memory, RRAM）是一种基于非电荷存储机制的新型存储技术。RRAM的上下电极之间是能够发生电阻转变的阻变层材料。在外加偏压的作用下，器件的电阻会在高低阻态之间发生转换从而实现“0”和“1”的存储。在二进制存储中，一般将低阻态代表“1”，高阻态代表“0”。器件从高阻变化为低阻的过程称为Set，从低阻变为高阻的过程称为Reset。Set 过程中，一般需要限制通过器件的最大电流，以避免器件完全损坏。虽然阻变存储器的研究自2000年后才兴起，但薄膜的阻变现象早在1967年就由英国Standard Telecommunication Laboratories的J. G. Simmons等人发现[1]。1971年，美国加州大学伯克利分校的华裔教授Leon Chua就在理论上预言了除了电阻、电容、电感之外的第四种基本器件——忆阻器（Memristor）的存在[2]。在2008年的Nature杂志上，惠普公司报道已成功制备出忆阻器原型器件并提出了相应的物理模型。他们模拟了(a)有动态负微分现象的电阻器件、(b)无动态负微分现象的电阻器件、(c)存在非线性离子运动的电阻器件三种不同器件的工作机制：(a)中当所加正电压到达最大值时，器件还未完全发生电阻转变，在正电压逐渐减小的过程中器件继续发生电阻转变（电阻减小），因此观察到了明显的负微分电阻现象；在(b)中所加正向电压到达最大值之前，器件已经完全发生电阻转变，之后在未加负偏压之前器件电阻一直保持不变，因此没有负微分电阻现象；在(c)器件中，离子运动是非线性的，其到达上下电极两种边界条件是突变的，因此其一般只有两种状态（OFF和ON态）。阻变存储器RRAM可以归为忆阻器(c)类器件中的一员。 2.1 阻变存储器的材料体系 2.1.1 固态电解质材料 固态电解质体系中包含两个要素：一是固态电解质层，二是可在固态电解质层中发生氧化还原反应的金属。基于这类体系的RRAM器件被称为PMC （programmable metallization cell）或CBRAM（Conductive Bridging RAM）[5]，其特征是两个电极一边是惰性金属如Pt，另一边是易于发生氧化还原反应的活泼金属如Cu和Ag。两电极中间是固态电解质层，金属离子可以在固态电解质中移动。当Cu或Ag等活泼金属作为阳极时，这些易氧化的金属原子失去电子成为金

SiO2的阻变存储特性测试

SiO2的阻变存储特性测试 信息存储一直伴随着人类历史发展，如今阻变式存储器在众多存储器的比较中显现出了巨大优势，有望成为新一代的存储器。本文比较了阻变式存储器与其他存储器的优缺点，阐述了阻变式存储器的工作机制和储存结构；对阻变式存储器的前景进行了展望。 第一章绪论 1.1 引言 信息存储的发展一直伴随着人类历史的发展。从结绳记事到甲骨文，再到现代的磁介质存储、光介质存储和纳米存储。信息存储技术一直在向着大容量、高速度、小尺寸和长寿命等特性发展。在如今的大数据信息时代，人们对更加优秀的存储器提出了迫切的需求。目前的RAM（随机存取存储器）主要分为三种：静态RAM、动态RAM和闪存。静态RAM集成度低、功耗大，动态RAM集成度高，但二者断电后将会丢失信息，并不能永久保存信息；闪速存储器能永久储存信息但速度很慢。在迫切的需求下，一些新兴的存储器被提出了。主要有磁阻存储器、铁电存储器、相变存储器和阻变存储器。近几年，研究者们把注意力主要集中在新型的阻变存储器，基本原理为利用高阻态和低阻态来存储0和1，并且这两种状态能够被控制和转换。 Resistive RAM，简称RRAM，中文翻译为阻变存储器，是一种具有记忆功能的非线性电阻。结构为上下两层为金属电极层，中间为氧化物绝缘层。氧化物在上下两层电极电压作用下会呈现出电阻转变特性。RRAM具有高速、低压低功耗、结构简单、可高密度集成、数据保存时间长、尺寸小等优点。还与传统的CMOS工艺兼容。 1.2 新型非挥发性存储器 1.2.1 铁电存储器（FRAM） 铁电材料具有自发极化的特性，在外加电场的作用下可以改变极化方向。当施加正反电场再撤去后，会剩余两种极化状态[1]，可以用此来代表0和1。工作

阻变存储器可靠性的研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/053527080.html, 阻变存储器可靠性的研究 作者：沈冬云 来源：《科学与财富》2017年第21期 摘要：随着我国现代化建设的不断发展，各种存储器设备在工业生产与民用消费中得到了广泛应用。我国在集成电路制造领域不断进步的过程中，以浮栅结构为基础的FLASH存储器在物理尺寸上已经达到物理极限，如何对储存器进行进一步的开发已经成为相关机械十分重要的研究课题之一。 中阻变存储器以结合简单、高速度、低功耗等方面的特点得到了广泛的关注。然而，中阻变存储器在技术与应用上还没有十分成熟，在可靠性方面也没十分充分的保证。本文对阻变存储器在可靠性方面的问题进行了详细的阐述与分析，并根据具体的问题提出了相关的解决方法，希望可以起到参考作用。 关键词：问题分析；可靠性国；阻变存储器 阻变存储器属于三明治结构器件的一种，内部结构中的电极材料对于器件的性能也有一定的影响。对于阻变存储器的研究目前主要集中在电极材料与功能层材料上。 一、器件的工艺制备 本次实验研究所采用的器件结构为1T1R，通常情况下，晶体管能够起到限流与形状两方面的作用，阻变存储器结构为Pt/Ti/HfOx/Cu结构，其中Cu是阻变存储器的下电极，在CMP 工艺处理下，该部件能够起到电极的作用。功能层FfOx，离子束或ALD蒸发生长。Ti/Pt为上电极，粘附层为Ti层，能够使功能层与Pt的粘附性得到提，上电极Ti/Pt与功能层HfOx，厚度分别为70nm与6nm。具体工艺流程如下。 （一）硅片清洗 以硅片为衬底，阻态越高越好，去掉硅片表面所附着的有机物，具体操作方法为通过双氧水与浓硫酸对硅片进行冲洗，再对氢氟酸溶液进行稀释处理，将自然氧化层去除掉，再用气氛将水分吹干。 （二）SiO2层的生长 SiO2能够对硅片起到决绝作用，在对硅片清洗干净后将其置于热氧化炉，经过4-5小时的干法氧化后，SiO2会得到生长，可以达到200nm的厚度； （三）ZrO2或HfO2原子层或原子层沉积或离子束溅射

阻变存储器电阻开关特性的测量与分析

一、实验目的 1.掌握阻变存诸器（resistive random access memory，ReRAM）原型器件的基本结构， 了解其存储原理。 2.学会使用Keithley 2400源-测单元来测量阻变存储单元的电流一电压特性，并进行 定性的分析。 二、实验原理概述 随着集成电路的技术节点不断向前推进，目前国际上非易失性存储技术研究的走势主要是两个大方向：一是尽可能将目前的主流Flash技术向更高技术代(45nm甚至32nm)推进，纳米晶存储解决方案就是其代表。另一个研究趋势就是在Flash技术达到其物理极限而无法继续推进后，采用完全不同的新的存储原理和新技术，以电阻转变存储(ReRAM)技术为代表[1]。阻变存储器是通过电流/电压信号直接调制存储材料的电阻状态以实现布尔代数（Boolean）中“1”和“0”码的编制，从而实现信息的写入与擦除。它兼具动态随机存储器(DRAM)快速写入/擦除的能力以及Flash存储器非易失性存储的特点，同时具有低工作电压及低能耗，并可实现高存储密度，能够为计算机主存和外存提供新的技术方案。在2003年国际半导体技术路线图（International Technology Roadmap for Semiconductor(ITRS)）中，电子学专家将各种新型材料及器件作了详尽的分析及比较，列出了它们的可行性及风险性。从中可以看到阻变存储器件被认为是可行性高而风险较小的纳米记忆器件[2]。 固体电解质材料是阻变存储器的主要存储材料之一。固体电解质中的导电粒子可以是阴离子，也可以是阳离子。由于导电离子需要在固体内迁移，而小的离子半径对于获得高的迁移率十分重要。因此，一般迁移离子相对于构成骨架的离子而言具有小的半径。担当电荷载流子的阳离子有Ag+、H+、Cu+、Li+、Na+等；担当电荷载流子的阴离子有O2-、F-、Cl-、I-、Br-等[3]。 阻变存储器的基本结构如图1所示。一般由导电性良好的Pt作为底电极，它不参与固体电化学反应。一般选用与固体电解质内导电离子一致的金属材料作为上电极。在电场的作用下，基于固体电化学反应机理，金属离子在介质中可自由传输，导致纳米金属丝或纳米金属颗粒团簇的形成与消失，从而实现双稳态电阻的存储，其原理示意图如图2。以金属阳离子Ag+为例，在反应电极Ag上加正电压的作用下发生氧化反应，电极Ag原子不断电离进入固体电解质，出现过饱和态，过多的金属Ag+离子在阴极附近获得电子电化学沉积，从而逐步形成导电的金属Ag纳米丝(filament)构造，这些纳米丝将正、负电极连通从而形成导电通道产生低阻态。反之，在反应金属电极Ag上加负偏压，Ag离子便不断退出固体电解质，导致其中沉积的Ag溶解，而化学稳定的非反应金属电极Pt不能变成离子进入固体电解质，这便使元件恢复为高电阻态[4]。

阻变随机存储器(RRAM)综述(自己整理)

目录 引言 (1) 1 RRAM技术回顾 (1) 2 RRAM工作机制及原理探究 (4) 2.1 RRAM基本结构 (4) 2.2 RRAM器件参数 (6) 2.3 RRAM的阻变行为分类 (7) 2.4 阻变机制分类 (9) 2.4.1电化学金属化记忆效应 (11) 2.4.2价态变化记忆效应 (15) 2.4.3热化学记忆效应 (19) 2.4.4静电/电子记忆效应 (23) 2.4.5相变存储记忆效应 (24) 2.4.6磁阻记忆效应 (26) 2.4.7铁电隧穿效应 (28) 2.5 RRAM与忆阻器 (30) 3 RRAM研究现状与前景展望 (33) 参考文献 (36)

阻变随机存储器（RRAM） 引言： 阻变随机存储器（RRAM）是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器（NVM）器件。近年来，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点，在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。硅基flash存储器作为传统的NVM器件，已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。但是，工作寿命、读写速度的不足，写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。作为替代，多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注[1、2]，这其中包括铁电随机存储器（FeRAM）[3]、磁性随机存储器（MRAM）[4]、相变随机存储器（PRAM）[5]等。然而，FeRAM及MRAM 在尺寸进一步缩小方面都存在着困难。在这样的情况下，RRAM器件因其具有相当可观的微缩化前景，在近些年已引起了广泛的研发热潮。本文将着眼于RRAM 的发展历史、工作原理、研究现状及应用前景入手，对RRAM进行广泛而概括性地介绍。 1 RRAM技术回顾 虽然RRAM于近几年成为存储器技术研究的热点，但事实上对阻变现象的研究工作在很久之前便已开展起来。1962年，T. W. Hickmott通过研究Al/SiO/Au、Al/Al2O3/Au、Ta/Ta2O5/Au、Zr/ZrO2/Au以及Ti/TiO2/Au等结构的电流电压特性曲线，首次展示了这种基于金属-介质层-金属(MIM)三明治结构在偏压变化时发生的阻 变现象[6]。如图1所示，Hickmott着重研究了基于Al2O3介质层的阻变现象，通

存储器的工作原理

存储器的工作原理 1、存储器构造 存储器就是用来存放数据的地方。它是利用电平的高低来存放数据的，也就是说，它存放的实际上是电平的高、低，而不是我们所习惯认为的1234这样的数字，这样，我们的一个谜团就解开了，计算机也没什么神秘的吗。 图2

图3 让我们看图2。这是一个存储器的示意图：一个存储器就像一个个的小抽屉，一个小抽屉里有八个小格子，每个小格子就是用来存放“电荷”的，电荷通过与它相连的电线传进来或释放掉，至于电荷在小格子里是怎样存的，就不用我们操心了，你可以把电线想象成水管，小格子里的电荷就像是水，那就好理解了。存储器中的每个小抽屉就是一个放数据的地方，我们称之为一个“单元”。 有了这么一个构造，我们就可以开始存放数据了，想要放进一个数据12，也就是00001100，我们只要把第二号和第三号小格子里存满电荷，而其它小格子里的电荷给放掉就行了（看图3）。可是问题出来了，看图2，一个存储器有好多单元，线是并联的，在放入电荷的时候，会将电荷放入所有的单元中，而释放电荷的时候，会把每个单元中的电荷都放掉，这样的话，不管存储器有多少个单元，都只能放同一个数，这当然不是我们所希望的，因此，要在结构上稍作变化，看图2，在每个单元上有个控制线，我想要把数据放进哪个单元，就

给一个信号这个单元的控制线，这个控制线就把开关打开，这样电荷就可以自由流动了，而其它单元控制线上没有信号，所以开关不打开，不会受到影响，这样，只要控制不同单元的控制线，就可以向各单元写入不同的数据了，同样，如果要某个单元中取数据，也只要打开相应的控制开关就行了。 2、存储器译码 那么，我们怎样来控制各个单元的控制线呢？这个还不简单，把每个单元的控制线都引到集成电路的外面不就行了吗？事情可没那么简单，一片27512存储器中有65536个单元，把每根线都引出来，这个集成电路就得有6万多个脚？不行，怎么办？要想法减少线的数量。我们有一种方法称这为译码，简单介绍一下：一根线可以代表2种状态，2根线可以代表4种状态，3根线可以代表几种，256种状态又需要几根线代表？8种，8根线，所以65536种状态我们只需要16根线就可以代表了。 3、存储器的选片及总线的概念 至此，译码的问题解决了，让我们再来关注另外一个问题。送入每个单元的八根线是用从什么地方来的呢？它就是从计算机上接过来的，一般地，这八根线除了接一个存储器之外，还要接其它的器件，如图4所示。这样问题就出来了，这八根线既然不是存储器和计算机之间专用的，如果总是将某个单元接在这八根线上，就不好了，比如这个存储器单元中的数值是0FFH另一个存储器的单元是00H，那么

有机浮栅存储器的工作原理

有机浮栅存储器的工作原理 1.1 有机场效应晶体管(OFET)的基本结构和工作原理 1.1.1 有机场效应晶体管的基本结构 有机场效应晶体管的具有很多的优点：材料来源广、可以大量生产和能够实现低成本、可与柔性衬底兼容。应用前景十分广泛，如有机集成电路、存储器件、柔性显示屏等。自20世纪80年代有机场效应晶体管诞生，有机场效应晶体管得到迅速发展，到目前为止，一些有机场效应晶体管已经得到实用化的程度，在载流子迁移率、开关电流比方面已经可与非晶硅相媲美。 有机场效应晶体管按照源漏极和有机半导体的相对位置有两种结构(图2-1)底接触和顶接触，按照沟道中起传输作用的载流子的种类的不同，可以分为两种：n沟道场效应晶体管和p沟道场效应晶体管[8,9]。 图2-1 两种OFET结构：顶接触(左) 底接触(右) 1.1.2 有机场效应晶体管的工作原理 有机场效应晶体管的工作原理与无机场效应晶体管的工作原理类似。下面通过对一个顶接触的p-沟的OFET进行分析，如图2-2所示:

图2-2 有机场效应管的原理示意图 我们在栅极上施加一个相对于源极的负偏压时（源极是接地的），栅极表面出现负电荷，相应的在沟道表面感应出正电荷。当增大栅极电压时，在沟道表面形成积累层并进而形成含有可动载流子-空穴-的薄层，源漏之间的电流主要是由空穴贡献，这是与无机场效应晶体管最大的不同，通过控制栅极电压来改变沟道中空穴的数量，进而控制漏极电流[10]。 由于我们使用的是有机材料作为有源区，我们在引用传统的EEPROM的模型时必须要进行修改。在本文中，我们考虑了Pool-Frenkel效应[11]，在半导体和绝缘层接触面的电荷，接触势垒，陷阱效应，采用修正以后的漂移-扩散模型（DDM）[12]，借助TCAD求解泊松方程和连续性方程(2-1)，(2-2)，(2-3)[13]，来模拟有机场效应晶体管的电学特性。 其中为静电势，为有机材料的介电常数，G为产生率， 和分别为捕获的电子和空穴的密度，和分别为电子和空穴的 电流密度。R是电子和空穴的复合率。[14,15]，

阻变存储器单元结构及集成

阻变存储器单元结构及集成 1.1 交叉阵列中的串扰 图1. 1.1 交叉阵列结构集成中的串扰现象 阻变存储器被认为是很有潜力的下一代存储器的候选者。它具有电阻转变速度快、功耗低、存储密度高和良好的可缩小性特点。由于具有最小的单元面积4F2，交叉阵列结构被认为是存储器最经济的集成方式。但是，目前所报道的阻变存储器的低阻态I-V特性曲线几乎是线性且对称的（类似于电阻特性），在一个最简单的2×2交叉阵列结构中，如果有一个存储器单元处于高阻态而其他三个单元处于低阻态，在读取该高阻态的存储单元状态时电流将沿着三个处于低阻态的存储器单元形成一条漏电通道，如图1. 1.1所示，这就是串扰。当阵列m×n（m, n>2）变得很大时，所述漏电通道将增多，漏电流增大从而导致误读。目前解决误读最有效的方法就是在每个存储单元上集成一个晶体管或者二极管构成有源结构和无源结构。 1.1.1 有源结构 在有源结构单元中，使用一个晶体管和阻变存储器串联来形成one transistor one resistor（1T1R）。如图1.1.1所示，在1T1R结构中，晶体管起到选通和隔的作用。当对阻变存储器单元操作时，晶体管导通，这样就选择了所需操作的单元；而其他阻变存储器单元的晶体管关闭，这样能够避免对周围单元产生串扰和误操作，起到隔离的作用。1T1R结构中器件的最小面积取决于选择晶体管的大小，最小单元面积为6F2。2002年Zhuang等人首次采用0.5 μm CMOS工艺制备了基于1T1R结构的64位的RRAM阵列。1T1R结构集成时是将晶体管在前端工艺完成，而RRAM存储器件则在后端工艺完成，由于RRAM存储器在后端工艺完成，所以必须考虑热预算，工艺温度不可过高。 图1.1.1 1T1R 结构阻变存储器单元示意图 1.1.2 无源交叉阵列结构 相比于有源结构单元，由于具有最小的单元面积4F2，无源的交叉阵列结构被认为是存储器最经济的集成方式。在交叉阵列结构中，通过相互垂直的上下电

阻变随机存储器(RRAM)综述(自己汇总整编)

.- 目录 引言 (1) 1 RRAM技术回顾 (1) 2 RRAM工作机制及原理探究 (4) 2.1 RRAM基本结构 (4) 2.2 RRAM器件参数 (6) 2.3 RRAM的阻变行为分类 (7) 2.4 阻变机制分类 (9) 2.4.1电化学金属化记忆效应 (11) 2.4.2价态变化记忆效应 (15) 2.4.3热化学记忆效应 (19) 2.4.4静电/电子记忆效应 (23) 2.4.5相变存储记忆效应 (24) 2.4.6磁阻记忆效应 (26) 2.4.7铁电隧穿效应 (28) 2.5 RRAM与忆阻器 (30) 3 RRAM研究现状与前景展望 (33) 参考文献 (36)

阻变随机存储器（RRAM） 引言： 阻变随机存储器（RRAM）是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器（NVM）器件。近年来，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点，在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。硅基flash存储器作为传统的NVM器件，已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。但是，工作寿命、读写速度的不足，写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。作为替代，多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注[1、2]，这其中包括铁电随机存储器（FeRAM）[3]、磁性随机存储器（MRAM）[4]、相变随机存储器（PRAM）[5]等。然而，FeRAM及MRAM 在尺寸进一步缩小方面都存在着困难。在这样的情况下，RRAM器件因其具有相当可观的微缩化前景，在近些年已引起了广泛的研发热潮。本文将着眼于RRAM 的发展历史、工作原理、研究现状及应用前景入手，对RRAM进行广泛而概括性地介绍。 1 RRAM技术回顾 虽然RRAM于近几年成为存储器技术研究的热点，但事实上对阻变现象的研究工作在很久之前便已开展起来。1962年，T. W. Hickmott通过研究Al/SiO/Au、Al/Al2O3/Au、Ta/Ta2O5/Au、Zr/ZrO2/Au以及Ti/TiO2/Au等结构的电流电压特性曲线，首次展示了这种基于金属-介质层-金属(MIM)三明治结构在偏压变化时发生的阻 变现象[6]。如图1所示，Hickmott着重研究了基于Al2O3介质层的阻变现象，通

练好基本功,加强高性能器件研究—国家自然科学基金2009(精)

Vol.31,No.2Journal of Semiconductors February2010 练好基本功，加强高性能器件研究—国家自然科学基金2009年半导体科学领域 申请项目概况分析 何杰 (国家自然科学基金委员会信息科学部，北京100085) 摘要:2009年度半导体科学领域申请项目数维持了稳步增长的势头，但各学科分支的发展仍不平衡。虽然经过近几年的迅猛发展，半导体学科在基础研究和应用研究方面都取得了丰硕的成果，与其他学科相互交叉渗透的项目逐年增多，有关新材料、新器件的探索层出不穷，但在很多关键科学问题和基础工艺方面的进展尚很不尽如人意，制约了学科的进一步发展，也导致许多成果难以转化为可实用化的技术，形成生产力。这需要引起广大科研人员的注意，如何在申请和评审基金过程中很好地把握这一点，需要我们今后几年不断地思索和探究。本文将简述2009年半导体领域基金申请与资助概况，分析近期动态及学科对策，并附2009年半导体学科领域资助的项目清单，供有关科技工作者参考。 关键词:自然科学基金;半导体科学;项目申请 国家自然科学基金委员会信息科学部半导体科学与信息器件学科组2009年度共受理面上基金申请557项（2008年482项），青年基金323项（2008年268项），地区基金16项（2008年9项），三类项目合计896项（2008年759项），总数较2008年小幅增长8.4%。表1列出了这三类项目的申请和资助情况。表中资助率和资助强度两列中括号内的数据是包含一年执行期的小额资助项目，括号外的数据只算了三年期的大额资助项目。从表1可以看出青年基金和地区基金的平均资助强度与面上基金存在较大差距，从2007年青年基金和地区基金划归人才系列后，青年基金将注重维持并逐步提高资助率，面上基金则会使其平均资助强度逐步向50万元靠拢。由于青年基金每人只有一次获资助机会，今后将尽量不安排小额资助；地区基金的申请规模太小，今后将加大宣传力度，鼓励符合条件地区的科研人员申请地区基金。2010年面上基金平均资助强度可能会在42万元左右，请广大申请人和评议人注意。 表2列出了面上基金和青年基金在各二级申请代码所代表的分支领域中的分布。从表中可以看出，与2008年相比面上基金中“半导体光电子器件”和“半导体微纳机电器件与系统”两个分支领域申请项目数增长较大，青年基金中“集成电路设计与测试”和“半导体物理”两个分支领域申请项目数增长较大；“新型信息器件”领域的申请项目数也显示出良好的增长势头，但总量尚小，今后还需要进一步地鼓励和倾斜支持，欢迎大家踊跃申请，促进各学科均衡发展。特别需要指出的是，“半导体晶体与薄膜材料”和“新型信息器件”两个分支领域面上基金比青年基金明显强势，长此以往可能不利于学科可持续发展。 2009年申请项目的一个突出特点是器件类项目大幅增加，特别是太阳电池、传感器件、微波功率器件方面的项目增加较多。这类项目通常给人的印象是在前沿性、基础性、学术创新性方面略显不足，但工艺技术性较强，具有重要应用前景和意义。但实际上这类项目在器件物理、结构、工艺及封装等方面都存在着深层次的问题且不易被人们轻易认识，也难以被人们解决，由于这类项目的应用意义较大，文献中通常很少述及这些深层次问题及其解决方案。今后我们将对这类器件研究予以倾斜支持，鼓励大家深入挖掘各类高性能信息器件方面的科学问题，大力开展器件物理、工艺、失效机理和可靠性方面的研究，为实现高性能的信息器件奠定科学基础，只有“练好基本功，加强高性能器件研究”，才能改变我国在高端器件方面短缺的现状。希望广大科研人员在申请和评审基金项目时能够充分关注这一点。 随着微电子技术的发展，32纳米工艺已经步入产业阶段，有关小尺寸器件的探索愈发迫切，关于SoC、NoC 和SiP的研究也会越来越走向现实；随着无线传感网和物联网的兴起，相关的芯片研究也将逐步受到重视，特别是射频技术和低功耗技术更是其中的关键；自旋器件和量子比特器件等新型器件的研究会更加活跃，相关的新材料、新器件探索会层出不穷，相关器件工艺和建模的研究也会增多；微纳结构光子学的研究是今后几年的热点，必将会促进光电集成和光子集成的发展；化石能源的日渐匮乏，使太阳能的利用愈发引人关注，半导体科学与信息器件领域太阳电池的研究大幅增加。但所有这些研究的进展都受制于我们的微纳加工能力和器件工艺，如何深入挖掘微纳加工和器件工艺中的深层次科学问题，加强对这方面研究的支持，突破困扰我们发展的瓶颈，将是我们今后几年工作的重点目标。希望广大科研人员多提好的项目和建议，为我国半导体科学与信息器件领域基础研究的发展献计献策，贡献智慧。 2010年修订了多项基金管理办法，特此提醒广大申请者注意查询最新规定，认真阅读2010年项目指南和申请书填写须知，不要只凭经验，造成不必要的失误，影响项目申请的受理和送审。特别提请申请人填写真实的个人信息，所有参加人员亲笔签名，申请代码填写至第三级。 表3、4、5、6分别列出了2009年半导体科学与信息器件学科组获资助的面上、青年、地区和重点项目，供感兴趣的科技工作者参考。 通信作者.Email:hejie@https://www.wendangku.net/doc/053527080.html, Received21January2010c 2010Chinese Institute of Electronics

存储程序工作原理

一、存储程序工作原理 二、计算机的三个基本能力：一是采用二进制，二是能够存储程序，三是能够自动地执行程序。 三、计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。 四、总线(Bus)：是微型计算机中用于连接CPU、存储、输入/输出接口等部件的一组信号线和控制电路，是系统内各种部件之间共享的一组公共数据传输线路。 五、回收站：硬盘的部分存储区域 六、文件:新建打开保存另存为页面设置打印 七、编辑:撤消重复复制粘贴查找替换 八、格式:字体段落分栏文字方向背景 九、表格:绘制表格插入表格合并单元格绘制斜线表头表格属性 十、计算机网络是指通过通信设备将地理位置分散、具有独立功能的多个计算机连接起来，按照协议进行数据通信，以实现资源共享和信息传递的系统。 十一、计算机网络的物理组成:计算机传输介质连接设备 十二、网络连接设备:网络适配器集线器交换机中继器网桥路由器网关调制解调器 十三、国标字符集有6763个常用汉字 十四、由三部分组成： 十五、字母、数字和各种符号，共687个 十六、一级常用汉字，共3755个，按汉语拼音排列 十七、二级常用汉字，共3008个，按偏旁部首排列 十八、基本思想：先把编制的程序存储起来，再用程序来控制计算机的运行. 十九、“存储程序”工作原理:在计算机中设置存储器，将二进制编码表示的计算步骤与数据一起存放在存储器中，机器一经启动，就能按照程序指定的逻辑顺序依次取出存储内容进行译码和处理，自动完成由程序所描述的处理工作 二十、计算机网络的概念:概念：计算机网络是通信技术与计算机技术相结合的产物，是以资源共享为主要目的、以通信媒体互连起来的计算机的集合二十一、计算机：服务器、客户机和同位体。 二十二、传输介质：计算机与通信设备之间、以及通信设备之间都通过传输介质互连，具体有双绞线、同轴电缆、光纤、电话线、微波信道、卫星信道等。 二十三、通信设备：其作用是为计算机转发数据，具体有交换机、集线器、路由器、调制解调器等。 二十四、中国教育科研网（CERNET ）中国公用信息网（ChinaNET ）中国科学技术网（CSTNET ）中国金桥信息网(CHINAGBN) 1．阐述系统软件和应用软件的分类和作用。 系统软件：操作系统、程序设计语言、语言处理程序、诊断程序、数据库管理系统。 应用软件：用于科学计算方面的数学计算软件包、统计软件包；文字处理软件包；图像处理软件包；各种财务管理、税务管理、工业控制等行业软件。

RAM-ROM-EEPROM存储器工作原理

RAM-ROM-EEPROM存储器工作原理

一．基本工作原理 1、存储器构造 存储器就是用来存放数据的地方。它是利用电平的高低来存放数据的，也就是说，它存放的实际上是电平的高、低，而不是我们所习惯认为的1234这样的数字，这样，我们的一个谜团就解开了，计算机也没什么神秘的吗。 图1 图2 让我们看图1。这是一个存储器的示意图：

一个存储器就像一个个的小抽屉，一个小抽屉里有八个小格子，每个小格子就是用来存放“电荷”的，电荷通过与它相连的电线传进来或释放掉，至于电荷在小格子里是怎样存的，就不用我们操心了，你可以把电线想象成水管，小格子里的电荷就像是水，那就好理解了。存储器中的每个小抽屉就是一个放数据的地方，我们称之为一个“单元”。 有了这么一个构造，我们就可以开始存放数据了，想要放进一个数据12，也就是00001100，我们只要把第二号和第三号小格子里存满电荷，而其它小格子里的电荷给放掉就行了（看图2）。可是问题出来了，看图1，一个存储器有好多单元，线是并联的，在放入电荷的时候，会将电荷放入所有的单元中，而释放电荷的时候，会把每个单元中的电荷都放掉，这样的话，不管存储器有多少个单元，都只能放同一个数，这当然不是我们所希望的，因此，要在结构上稍作变化，看图1，在每个单元上有个控制线，我想要把数据放进哪个单元，就给一个信号这个单元的控制线，这个控制线就把开关打开，这样电荷就可以自由流动了，而其它单元控制线上没有信号，所

以开关不打开，不会受到影响，这样，只要控制不同单元的控制线，就可以向各单元写入不同的数据了，同样，如果要某个单元中取数据，也只要打开相应的控制开关就行了。 2、存储器译码 那么，我们怎样来控制各个单元的控制线呢？这个还不简单，把每个单元的控制线都引到集成电路的外面不就行了吗？事情可没那么简单，一片27512存储器中有65536个单元，把每根线都引出来，这个集成电路就得有6万多个脚？不行，怎么办？要想法减少线的数量。我们有一种方法称这为译码，简单介绍一下：一根线可以代表2种状态，2根线可以代表4种状态，3根线可以代表几种，256种状态又需要几根线代表？8种，8根线，所以65536种状态我们只需要16根线就可以代表了。 3、存储器的选片及总线的概念 至此，译码的问题解决了，让我们再来关注另外一个问题。送入每个单元的八根线是用从什么地方来的呢？它就是从计算机上接过来的，一般地，这八根线除了接一个存储器之外，还要接其它的器件。这样问题就出来了，这八根线既然

静态MOS存储器工作原理

静态ＭＯＳ存储器 １．基本存储元 （1）六管静态ＭＯＳ存储元 A、电路图： 由两个ＭＯＳ反相器交叉耦合而成的双稳态触发器。 B、存储元的工作原理： 假设：Ｔ0管导通，Ｔ1管截止：存0； Ｔ0管截至，Ｔ1管导通：存1； 说明：MOS管有三极，如果栅极为高电平，则源极和漏极导通。如果栅极为低电平，则源极和漏极截至。 ①写操作。在字线上加一个正电压的字脉冲，使Ｔ2、Ｔ3管导通。若要写“０”，无论该位存储元电路原存何种状态，只需使写“０”的位线ＢＳ0电压降为地电位（加负电压的位脉冲），经导通的Ｔ2管，迫使节点Ａ的电位等于地电位，就能使Ｔ1管截止而Ｔ0管导通。 写入１，只需使写１的位线ＢＳ1降为地电位，经导通的Ｔ3管传给节点Ｂ，迫使Ｔ0管截止而Ｔ1管导通。 写入过程是字线上的字脉冲和位线上的位脉冲相重合的操作过程。 ②读操作。只需字线上加高电位的字脉冲，使Ｔ2、Ｔ3管导通，把节点Ａ、Ｂ分别连到位线。若该位存储电路原存“０”，节点Ａ是低电位，经一外加负载而接在位线ＢＳ0上的外加电

源，就会产生一个流入ＢＳ0 线的小电流（流向节点Ａ经Ｔ０ 导通管入地）。“０”位线上ＢＳ0 就从平时的高电位Ｖ下降一个很小的电压，经差动放大器检测出“０”信号。 若该位原存“１”，就会在“１”位线ＢＳ1 中流入电流，在ＢＳ1 位线上产生电压降，经差动放大器检测出读“１”信号。 读出过程中，位线变成了读出线。读取信息不影响触发器原来状态，故读出是非破坏性的读出。 ③若字线不加正脉冲，说明此存储元没有选中，Ｔ2 ，Ｔ3 管截止，Ａ、Ｂ结点与位／读出线隔离，存储元存储并保存原存信息。 （2）８管静态ＭＯＳ存储元 A 、 目的：地址的双重译码选择，字线分为Ｘ选择线与Ｙ选择线 B 、 实现：需要在６管ＭＯＳ存储元的Ａ、Ｂ节点与位线上再加一对地址选择控制管Ｔ7 、Ｔ8 ，形成了８管ＭＯ BS1 读/写”0” 读/写”1” 位/ 6管MOS 存储电路

阻变存储器概述

阻变存储器概述 阻变存储器（RRAM）是利用脉冲电压对存储单元进行写入和消除，进而导致记忆单元电阻改变，这就是电脉冲诱使阻变效应。 2.1 电阻转换现象 利用一些薄膜材料在电激励条件下薄膜电阻在不同电阻状态（高阻态（HR S）、低阻态（LRS））之间的相互转换来实现数据存储。根据电阻转换所需外加电压极性的不同，RRAM器件的电阻转变特性可以分为两种切换模式：单极转换和双极转换。从HRS到LRS的转换被称为“SET”过程。相反，从LRS到H RS的转换被称为“RESET”过程。单极转换是指器件在高低组态之间转变时外加电压极性相同。如果器件能在任意极性的电压实现高低阻态的转变，它被称作为无极性转换。双极开关的切换方向取决于所施加的电压的极性。 图2.2.1 （a）RRAM基本结构示意图和RRAM转换特性，（b）单极性转换，（c） 双极性转换 对于单极转换必须设置限制电流，对于双极转换，不一定需要设置限定电流的大小。施加在RRAM上的电压可以是脉冲电压或扫描电压，实际应用中利用扫描电压改变记忆单元电阻是不行的。除了使用直流电压改变阻态，还可以用电脉冲诱导电阻转变（EPIR）效应实现记忆单元阻值转换。利用改变脉冲电压的极性完成高低阻态的转变，如图1.2.2所示。

图2.2.2 脉冲诱使电阻转换的可重复现象 2.2 RRAM器件的阻变机制 到目前为止，电阻转换的真正机制还未确定，机制的不明确严重影响阻变存储器的应用步伐[6]。阻变效应属于材料的体效应还是氧化物与电极间的界面效应是需要解决的重大难点。目前，对于电阻转换现象的解释，研究人员提出了下面几种模型，主要有：导电细丝模型，界面接触势垒模型，缺陷能级模型。 2.2.1 导电细丝模型 导电细丝（CF，conducting filament）机制是一种局域化的效果，仅在介质薄膜的局部发生电阻的转变。从目前报道来看，固态电解液和大多数金属氧化物RRAM的电阻转变都与局部导电细丝的形成与断裂有关[7]。 图2.2.1 导电细丝模型 导电细丝主要原理：电路导通时，薄膜内部会形成传导路径，使通过电流变大，这时薄膜器件处于开启状态（ON state）；当导电通道断裂后，薄膜电流变小，这时薄膜器件处于关闭状态（OFF state）。图2.2.1为C.C Lin et al.人提出的导电细丝模型。（a）处于ON state，（b）、（c）、（d）都处于OFF state。

阻变随机存储器(RRAM)综述(自己整理)

目录 引言 (1) 1R R A M技术回顾 (1) 2 RRA M工作机制及原理探究 (4) 2.1R R A M基本结构 (4) 2.2R R A M器件参数 (6) 2.3 RR A M的阻变行为分类 (7) 2.4阻变机制分类 (9) 2.4.1电化学金属化记忆效应 (11) 2.4.2价态变化记忆效应 (15) 2.4.3热化学记忆效应 (19) 2.4.4静电/电子记忆效应 (23) 2.4.5相变存储记忆效应 (24) 2.4.6磁阻记忆效应 (26) 2.4.7铁电隧穿效应 (28) 2.5R R A M与忆阻器 (30) 3R RA M研究现状与前景展望 (33) 参考文献 (36)

阻变随机存储器（RRAM） 引言： 阻变随机存储器（RRAM）是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器（NVM）器件。近年来，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点，在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。硅基flash存储器作为传统的NVM器件，已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。但是，工作寿命、读写速度的不足，写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。作为替代，多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注[1、2]，这其中包括铁电随机存储器（FeRAM）[3]、磁性随机存储器（MRAM）[4]、相变随机存储器（PRAM）[5]等。然而，FeRAM及MRAM在尺寸进一步缩小方面都存在着困难。在这样的情况下，RRAM器件因其具有相当可观的微缩化前景，在近些年已引起了广泛的研发热潮。本文将着眼于RRAM的发展历史、工作原理、研究现状及应用前景入手，对RRAM进行广泛而概括性地介绍。 1 RRAM技术回顾 虽然RRAM于近几年成为存储器技术研究的热点，但事实上对阻变现象的研究工作在很久之前便已开展起来。1962年，T. W. Hickmott通过研究 Al/SiO/Au、Al/Al2O3/Au、Ta/Ta2O5/Au、Zr/ZrO2/Au以及Ti/TiO2/Au等结构的电流电压特性曲线，首次展示了这种基于金属-介质层-金属(MIM)三明治结构在

可用于阻变存储交叉阵列的选择器研究进展

可用于阻变存储交叉阵列的选择器研究进展 随着信息时代的来临，存储器在日常生活中起到的作用越来越大了，其中阻变存储器（RRAM）作为新型的非挥发性存储器的一员受到了越来越大的关注。阻变存储器（RRAM）的集成一般分为有源（active）阵列和无源(passive)阵列二种。在与现今主流的浮栅Flash竞争中，其中无源阵列中的无源交叉阵列由于其具有高集成密度的特点是一种极有前景的应用方案，然而其中串扰问题却限制了它的发展。本文将综述阻变存储器(RRAM)的由来以及它的两种集成方案，两种集成方案对比后得出的无源交叉阵列广阔的应用前景以及为解决无源交叉阵列中串扰现象而应用的1D1R结构（one diode one resistor）和具有自整流效应的1R（one resistor）结构。最后对未来进行展望，无源交叉阵列是阻变存储器集成的首选方式，具有自整流效应的1R结构更是最有效的方式，这也是在与Flash 存储器竞争中占优势的一项。 关键词阻变存储器,有源阵列,无源阵列,1D1R,自整流 I

第一章引言 1.1 概述 在过去的好几十年里，随着集成电路技术的突飞猛进的发展，以集成电路为核心的信息产业在国民经济中占有越来越大的比重，特别是半导体存储器在信息产业的增长中，起到了尤为重要的关键作用。DRAM,SRAM和Flash存储器是过去信息产业的核心产品。 在市场的推动下，对于存储器的要求也就越来越高了，存储器市场需要更高密度、高速度、低功耗、具有不挥发性的特点，而且价格更便宜的存储器产品。目前市场上主流的非挥发存储器技术就是基于电荷存储机制的Flash存储器，但是在实际的应用中，我们发现这类存储器有操作电压较大、速度慢、耐久性较差等特点，同时由于器件尺寸不断的缩小使得Flash的发展受到限制，一方面它的编程电压不可以按比例减小，另一方面，器件尺寸的缩小会使得遂穿氧化层减薄，从而使得数据保持性能恶化，所以这类的存储器会很难延续到32nm技术以下。因此，多种基于电阻值变化作为信息存储方式的新型非挥发性存储技术越来越受到学术界的关注，比如：磁存储器（MRAM）【1】、铁电存储器（FeRAM）、相变存储器（PRAM）【2】、阻变式存储器（RRAM）【3】。其中阻变式存储器是一种根据施加在金属氧化物（Metal Oxide)上的电压的不同，使得材料的电阻在高阻态和低阻态之间发生相应变化，从而开启或阻断电流流通的通道，并利用这种性质存储各种信息的内存，是可以显著提高耐久性和数据传输速度的可擦写的内存技术，它具有操作电压较低、操作速度快、保持时间较长、非破坏性读取、多值存储和与CMOS工艺兼容等优点【4 5 6 7】，目前已逐渐成为新型非挥发存储器的研究重心。 作为新型的非挥发性存储器，RRAM存储器要想在现今主流的Flash竞争中取得优势，RRAM必须能够以高集成密度的优势来降低成本满足市场从而获得较大的市场份额。我们把RRAM存储器的集成一般分为有源阵列（active）和无源（passive）阵列。有源阵列中，我们用场效应管（MOSFET）作选通管，与每一个阻变式存储单元串联成1T1R（one transistor one resistor）结构用于控制对存储单元的读写，同时在集成阵列中使用字线与位线达到选通存储单元的目的【8】。使用这种1T1R结构通常是要将选择晶体管的单元事先制备好，然后再在其漏端或者其源端上继续制备RRAM存储单元，理论上分析，在这种阵列中，每个 1

计算机组成原理存储器(1)(1)说课讲解

计算机组成原理存储 器(1)(1)

1.存储器 一、单选题（题数 54，共7 ） 1 在下述存储器中，允许随机访问的存储器是（）。（1.2分） A、磁带 B 、磁盘 C 、磁鼓D 、半导体存储器 正确答案 D 2 若存储周期250ns，每次读出16位，则该存储器的数据传送率为（）。（1.2分） A、4×10^6字节/秒 B、4M字节/秒 C、8×10^6字节/秒 D、8M字节/秒 正确答案 C 3 下列有关RAM和ROM得叙述中正确的是()。 IRAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器 IIRAM和ROM都是采用随机存取方式进行信息访问 IIIRAM和ROM都可用做Cache IVRAM和ROM都需要进行刷新 （1.2分） A、仅I和II B、仅I和III C、仅I，II，III D、仅II，III，IV 正确答案 A 4 静态RAM利用（）。（1.2分） A、电容存储信息 B、触发器存储信息 C、门电路存储信息 D、读电流存储信息 正确答案 B 5 关于计算机中存储容量单位的叙述，其中错误的是（）。（1.2分） A、最小的计量单位为位（bit），表示一位“0”或“1” B、最基本的计量单位是字节（Byte），一个字节等于8b C、一台计算机的编址单位、指令字长和数据字长都一样，且是字节的整数倍 D、主存容量为1KB，其含义是主存中能存放1024个字节的二进制信息 正确答案 C 6

若CPU的地址线为16根，则能够直接访问的存储区最大容量为（）。（1.2分） A、1M B、640K C、64K D、384K 正确答案 C 7 由2K×4的芯片组成容量为4KB的存储器需要()片这样的存储芯片。（1.2分） A、2 B、4 C、8 D、16 正确答案 B 8 下面什么存储器是目前已被淘汰的存储器。（1.2分） A、半导体存储器 B、磁表面存储器 C、磁芯存储器 D、光盘存储器 正确答案 C 9 下列几种存储器中，（）是易失性存储器。（1.2分） A、cache B、EPROM C、FlashMemory D 、 C D-ROM 正确答案 A 10 下面关于半导体存储器组织叙述中，错误的是什么。 （1.2分） A、存储器的核心部分是存储体，由若干存储单元构成 B、存储单元由若干存放0和1的存储元件构成 C、一个存储单元有一个编号，就是存储单元地址 D、同一个存储器中，每个存储单元的宽度可以不同 正确答案 D 11 在主存和CPU之间增加Cache的目的是什么。（1.2分） A、扩大主存的容量 B、增加CPU中通用寄存器的数量 C、解决CPU和主存之间的速度匹配 D、代替CPU中的寄存器工作 正确答案 C