阻变存储器辐照效应及空间应用研究

Data storage devices are important part of the electrical equipment in space probe. The perfect data storage devices in space should have both excellent electrical and radiation-hardened performance. RRAM have advantages of simple structure, fast, low power, easy integration. It is one of the most promising candidates for the next generation nonvolatile memory. The previous work show RRAM is radiation hardened primarily. In this project, we focused on the oxide based RRAM. Research the radiation induced damage in the insulator layer, electrode layer, and the interface between them. Test the electrical parameter shift induced by radiation. Clear the relation between electrical performance shift and material damage, set up RRAM radiation effects model. Research the reliability of the RRAM in radiation circumstance, and verify the RRAM application potential in space.

数据存储元器件是航天电子设备的重要组成部分。理想的空间数据存储器件应该兼具优良的电学性能与抗辐照特性。阻变存储器（RRAM）具有结构简单、速度快、功耗低、易于集成等优点，是下一代非易失性存储技术最有希望的候选者之一。前期的研究工作初步表明RRAM器件具有良好的抗辐照特性。本项目着眼于氧化物阻变存储器件，研究辐照在器件的介质层、电极层和两者界面造成的损伤，系统测试辐照对器件电学性能的影响，阐明辐照后器件电学特性的变化与材料损伤的内在联系，建立RRAM器件的辐照效应模型。开展RRAM器件在辐照环境下的可靠性研究，验证RRAM的空间应用潜力。

阻变存储器(RRAM)是一种新型存储器，因为具有结构简单、高速、功耗低、可缩小性好、与CMOS工艺兼容等优势，RRAM被认为是下一代高密度非易失性存储器的有力竞争者。RRAM的存储方式与传统闪存不同，不是基于电荷的存储。理论上以及前期研究均表明RRAM可能具有良好的抗辐照性能。在本项目的支持下，针对基于HfO2和SiO2的RRAM器件开展了γ射线以及重离子辐照下辐照效应的研究。针对辐照环境下器件的电学特性展开系统研究，研究辐照在器件中造成的损伤类型，建立辐照损伤模型，研究器件的辐照承受极限。研究结果表明基于HfO2和SiO2的RRAM器件在γ射线以及重离子辐照下均表现出很好的抗辐照特性。器件的个别参数在辐照下会有一定变化，变化的趋势与具体的辐照损伤类型相关。