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  • 學位論文

用氧化鋅記憶元件構成的互補式電阻開關

Complementary resistive switches based on ZnO memristive devices

指導教授 : 甘炯耀

摘要


為了增加記憶結構的密度,發展出一種記憶元件的排列方式,稱作被動式交叉陣列 (passive crossbar array)。此陣列擁有極高的組成密度,許多記憶元件都能應用於交叉排列。但採用交叉陣列有一個很大的問題,就是潛通道電流 (Sneak path current)。在讀取特定一個元件的狀態時,會受到鄰近元件的影響,透過潛通道電流,導致讀取上的錯誤,嚴重限制了陣列的尺寸。為了解決潛通道電流的問題,Waser團隊提出互補式電阻開關 (complementary resistive switches ,CRS) 的概念,CRS由兩個雙極性轉換 (bipolar switching)的電阻式記憶體反向串聯而成,藉此解決潛通道電流的問題,並增加交叉陣列的尺寸。 本研究採用室溫製程來製作CRS,以ZnO作為中間的固態電解質,因為ZnO在室溫下就可製成具有柱狀晶結構的薄膜,且具有穩定的電阻轉換特性。我們使用射頻磁控濺鍍法在室溫下製成Ag/ZnO/Pt與Pt/ZnO/W的單顆元件。先量測元件的電性與耐久度 (endurance),再分別將元件以平行串聯的方式組成CRS,量測兩種CRS的電性與耐久度,並比較彼此的差異。且假設在最差情況下,計算CRS運用於交叉陣列中,交叉陣列可達到多大的尺寸。 從實驗結果可得到三個重要的結論:(一)由於Ag/ZnO/Pt的電阻轉換電壓之變動較Pt/ZnO/W大,將其組成CRS後得到的耐久度也較差。可知單顆元件的轉換電壓如果變動過大,會影響CRS的操作耐久度。 (二) 將CRS應用於交叉陣列中,記憶體的陣列尺寸與單顆元件的高低電阻比有關。Ag/ZnO/Pt的高低電阻比大於Pt/ZnO/W,將其組成CRS後應用於交叉陣列中,能得到較大的陣列尺寸。(三) 由於Pt/ZnO/W使用的電流限制比Ag/ZnO/Pt高,將其組成CRS後得到的最大電流值也較高。可知單顆元件設定的電流限制與組成CRS後的最大電流值有關。

參考文獻


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延伸閱讀