一种测量阻变存储器激活能的方法

摘要

本发明公开了一种测量阻变存储器激活能的方法，包括：测量阻变存储器的I-V曲线，并从该I-V曲线来确定阻变存储器的低阻态电流值及高阻态电流值；计算在低阻态及高阻态下阻变存储器导电细丝中的电流；计算阻变存储器高阻态下导电细丝的外加电场；计算高低阻态下载流子跃迁的激活能。利用本发明，通过简单的方法可以测量出阻变存储器的激活能，大大减少了测量误差，并能够区分出电子运动、离子扩散等载流子运动时各自的激活能，为研究阻变存储器的微观物理机制提供理论指导。

主权项

一种测量阻变存储器激活能的方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：测量阻变存储器的I‑V曲线，并从该I‑V曲线来确定阻变存储器的低阻态电流值及高阻态电流值；步骤2：计算在低阻态及高阻态下阻变存储器导电细丝中的电流；其中，在低阻态下阻变存储器导电细丝中的电流通过下式得到：$I={\sigma }_{\mathrm{LRS}}{F}_{2}S={\sigma }_0\mathrm{Sexp}(-2\alpha R_{\mathrm{ij}}-q{E}_{a\left(a\right)}^L/k_{B}T)V/L---\left(1\right)$式中F₂表示低阻态下导电细丝的电场，σ_LRS表示电导率，σ₀表示电导的前因子，α表示局域态长度的倒数，R_ij表示载流子跃迁的长度，q表示电子电荷，表示低阻态下载流子运动的激活能，k_B表示波尔兹曼常数，T表示器件的温度，V表示外加电压，L表示器件的厚度，S表示导电细丝的横截面积；在高阻态下，由于空间电荷限制电流的效应，对于阻变存储器导电细丝导通的部分，电场符合泊松定律，即dF(x)/dx＝‑nq/ε    (2)式中n表示载流子浓度，ε表示材料的介电常数，F(x)表示电场强度；在高阻态下阻变存储器导电细丝导通部分的电流表示为：$I_{\mathrm{hopping}}=\mathrm{nq}{\mu }_0\exp (-2\alpha R_{\mathrm{ij}}-q{E}_{a\left(a\right)}^H/k_{B}T)F\left(x\right)S---\left(3\right)$式中μ₀表示载流子迁移率的前因子，表示高阻态载流子运动的激活能；同时，根据福勒‑诺德海姆发射理论，在高阻态下阻变存储器导电细丝断开部分的电流通过下式表示：$I_{\mathrm{tunneling}}=q^3{F_1}^{2}S/\left(8\mathrm{\pi h}{\phi }_B\right)\exp [-8\pi \sqrt{2m}{{\phi }_B}^{\frac{3}{2}}/\left(3\mathrm{hq}{F}_1\right)]---\left(4\right)$式中F_l表示导电细比断开点位置的电场，h表示普朗克常量，φ_B表示势垒高度，m表示自由电子的质量；步骤3：计算阻变存储器高阻态下导电细丝的外加电场：$V=V_{\mathrm{hopping}}+V_{\mathrm{tunneling}}={\int }_0^{L_1}F\left(x\right)\mathrm{dx}+F_1(L-L_1)---\left(5\right)$式中L_l表示细丝导通部分的长度，V_hopping表示导电细丝导通部分的电压，V_tunneling表示导电细丝断开部分的电压；步骤4：结合上述公式(2)‑(5)计算高低阻态下载流子跃迁的激活能。