[发明专利]一种提取金属氧化物基阻变存储器载流子输运通道的方法

摘要

本发明公开了一种提取金属氧化物基阻变存储器载流子输运通道的方法，该方法包括测量金属氧化物基阻变存储器的I‑V曲线，并根据该I‑V曲线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载流子在导电细丝中跃迁的平均激活能；计算载流子在导电细丝中跃迁时通道的平均激活能；确定载流子输运的缺陷能级及提取载流子输运的通道。本发明操作简单，结果精确，可广泛应用于提取具有不同材料、器件厚度不同的金属氧化物基的阻变存储器的载流子输运通道，如HfO2、ZrO2、WO3等阻变存储器，从而为研究不同类型的RRAM的微观物理机制提供一种新的物理方法，为研究阻变存储器的微观物理机制提供理论指导。

主权项

一种提取金属氧化物基阻变存储器载流子输运通道的方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：测量金属氧化物基阻变存储器的I‑V曲线，并根据该I‑V曲线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载流子在导电细丝中跃迁的平均激活能；步骤3：计算载流子在导电细丝中跃迁时通道的平均激活能；步骤4：确定载流子输运的缺陷能级及提取载流子输运的通道；其中，所述步骤3包括：步骤31：计算金属氧化物基阻变存储器中单个缺陷的激活能；步骤32：通过对单个缺陷的激活能进行排列组合，计算载流子在导电细丝中跃迁时所有可能的通道的平均激活能；将导电细丝看作由不同的缺陷串联而成的通道，因此，导电细丝中总的电阻为：Rtot＝R1+...+Ri+...+Rn,       (6)式中下标i表示载流子的第i次跃迁，Ri表示载流子第i次跃迁时的电阻，式中Rtot＝σ0‑1exp(qEa(path)/kBT),Ri＝σ0‑1exp(2αRij(i)+qEa(i)/kBT),σ0‑1表示电导的前因子，Ea(path)表示每一个输运通道的平均激活能，Ea(i)表示载流子第i次跃迁的激活能，接着，公式(6)可以表示成：eqEa(path)kBT=e2αRij(1)+qEa(1)kBT...+e2αRij(i)+qEa(i)kBT...+e2αRij(n)+qEa(n)kBT,---(7)]]>式中q表示电荷的基本单元，Ea(path)表示每一个输运通道的平均激活能，kB表示波尔兹曼常数，T表示器件的温度，α表示局域态长度的倒数，Rij(i)表示第i次载流子跃迁的长度；Ea(i)表示载流子第i次跃迁的激活能；步骤33：通过公式(7)，根据不同的缺陷组合，能够获得载流子在导电细丝中跃迁时不同通道的平均激活能。