通过纳米缩放存储设备中的氧化物来限制侧向导线的可靠性效应
Pascal Stasner1, Nils Kopperberg1, Kristoffer Schnieders2
1Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik II (IWE2) and JARA-FIT, RWTH Aachen University, Aachen 52074, Germany. stasner@iwe.rwth-aachen.de.
Nanoscale horizons
|March 21, 2024
概括
研究人员通过使用一种新的纳米细设备设计,将导电纤维限制在10纳米,从而提高了memristor的可靠性. 这减少了高电阻状态的变性,并提高了电阻状态的稳定性,这对于神经形态计算至关重要.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 纳米技术 纳米技术
- 神经科学工程 神经科学工程
背景情况:
- 基于氧化物的记忆器件是神经形态系统的关键,但患有写入变量和阻力不稳定性.
- 这些可靠性问题源于导电丝的随机形成和溶解,特别是在高电阻状态 (HRS) 中.
- 传统的电极缩放并没有解决影响灯丝稳定的底层扩散过程.
研究的目的:
- 提出和验证一个设备设计,以提高氧化物基的memristive设备的可靠性.
- 为了研究切换氧化物体积的横向限制对导电丝的稳定性的影响.
- 为了减轻在高电阻状态 (HRS) 中的写变性和电阻不稳定性.
主要方法:
- 开发了一种氧化物纳米装置,以横向将切换氧化物体积和导电丝限制在约10nm.
- 执行调制的电流电压扫描来分析写入变量.
- 利用离子噪声测量来量化对扩散过程的电缆稳定性.
- 进行了动力蒙特卡洛模拟,以建模氧空位的再分配,并了解物理机制.
主要成果:
- 在氧化物纳米设备中实现了HRS写入变量的50%降低.
- 证明了提高HRS导线稳定性,其证据是,在离子噪声测量中,信号与噪声比较高的转变.
- 模拟证实了增强的噪声行为,并阐明了由于光纤限制而提高稳定性的背后的物理机制.
结论:
- 将切换氧化物体积的侧面限制到纳米尺寸显著提高了memristor的可靠性.
- 纳米细设备设计有效地减轻了写入变量,并提高了HRS中的光线稳定性.
- 在神经形态应用中,导线束是未来记忆器件开发的关键因素.
