一个选择器-一个电阻器集成的基于二维异构连接的内存选择器的内存单元
Minliang Shen1, Sheng Shen1, Yueyang Jia1
1University of Michigan─Shanghai Jiao Tong University Joint Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China.
ACS nano
|October 4, 2024
概括
二维材料异构结构在电阻随机存储器 (RRAM) 细胞中充当选择器,显著减少潜入路径电流. 这一创新提高了RRAM性能,并使3D内存阵列更有效率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 电阻随机存储器 (RRAM) 阵列遭受潜入路径泄漏电流,阻碍了可扩展性.
- 二维 (2D) 材料为制造先进电子元件提供可调节的特性.
- 范德瓦尔斯的异构结构为设计新型设备功能提供了一个多功能平台.
研究的目的:
- 为RRAM应用展示基于二维材料的异构结构选择器.
- 将这些选择器集成到一个选择器-一个电阻 (1S1R) RRAM单元中.
- 评估性能提升和3D内存集成的潜力.
主要方法:
- 制造多层石墨烯 (MG) /二硫化物 (WS2) / (Pt) 异构选择器.
- 电流-电压 (I-V) 关系和肖特基屏障属性的实验性表征.
- 整合2D选择器与基于氧化 (HfOx) 的RRAM,形成1S1R细胞.
- 在平面和3D内存阵列中的1S1R单元的电路级模拟.
主要成果:
- MG/WS2/Pt选择器表现出高度非线性和不对称的I-V特征,这是由于明显的肖特基障碍.
- 集成的1S1R细胞显示,隐形通路泄漏电流的减少超过100倍.
- 在大型3D阵列中,模拟显示了显著的功耗降低 (高达86%) 和改进的读写边际 (高达31%).
- 选择器成功为RRAM操作提供了设置合规电流.
结论:
- 二维材料异构结构是有效的选择器,可以抑制RRAM中的潜入路径电流.
- 展示的1S1R细胞为高密度3DRRAM提供了一个有希望的途径.
- 这个平台有潜力用于高级应用程序,如内存计算.
