焦耳热与原子开关导电细丝随机性分布的相关性及焦耳热的原位缺陷态构造研究

基本信息
批准号:61874051
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:王琦
学科分类:
依托单位:兰州大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘德全,王妍蓉,付玉军,郭鹏乾,徐晗,杨慧永,郭翔宇
关键词:
导电细丝原子开关阻变材料阻变存储器焦耳热效应
结项摘要

The random growth of conductive filament in Atomic switch is one of the biggest obstacles that restrict its application. It is one of the key factors that affect the inherent mechanism of the formation of conductive filaments and the formation of Atomic switches for specific conductive filament channels. It is generally believed that the amorphous structure of the electrolyte affects the randomness of the conduction position of the conductive filaments. However, combined with the theory of thermal conductivity, Cu-based Ta2O5 atomic switch, due to the influence of Joule heating, the temperature around conductive filament tip will be as high as 1400 ℃, which will change the defect state and leakage current density in the region, which will affect the re-formation of conductive filaments position. In the experiment, the influence of different Joule heating on the locations of conductive filament was studied. The Ta2O5 film thermal annealing was used to simulate the effects of Joule heating in situ and the interaction between Joule heating and the conduction position of conductive filament was verified. And then clarify the relationship between Joule heating and random growth mechanism of conductive filament. Based on this, based on the microstructure of the solid electrolyte, the in-situ annealing of Joule heating was used to generate the defect state or the hole, thus Atomic switch with the position of the conductive filament and good data retention was prepared. To develop Atomic switch compatible with low-voltage CMOS technology provides theoretical basis and experimental data support.

原子开关阻变存储器中导电细丝的随机生长是制约其应用的最大障碍之一,阐明影响导电细丝形成的内在机制、形成有特定连通导电细丝通道的原子开关,成为其应用的关键因素之一。一般认为,电解质的非晶结构是影响形成导电细丝导通位置随机性的原因。然而,我们根据热导理论计算,以Cu基Ta2O5原子开关为例,由于焦耳热的影响,导电细丝尖端温度将超过1400℃,这将改变该区域缺陷态及漏电流密度,进而影响再次形成导电细丝的位置。本项目将通过对不同焦耳热影响下导电细丝位置统计,以Ta2O5薄膜快速退火模拟焦耳热原位退火影响,验证所提出的焦耳热与导电细丝导通位置随机性之间的作用关系模型,进而阐明焦耳热对导电细丝随机生长的影响机制。在此基础,从电解质微结构出发,设计利用焦耳热原位退火生成缺陷态或孔洞,从而制备导电细丝位置确定、数据保持性好的原子开关,为开发与低压CMOS工艺兼容的原子开关阻变存储器提供理论依据和实验支撑。

项目摘要

原子开关阻变存储器中导电细丝的随机生长是制约其应用的最大障碍之一,阐明影响导电细丝形成的内在机制、形成有特定连通导电细丝通道的原子开关,成为其应用的关键因素之一。本项目将通过对不同焦耳热影响下导电细丝位置统计,阐明焦耳热与导电通道形成随机性之间的作用机制,进而提出方案优化原子开关器件运行参数。本项目主要开展了三个方面的研究工作:(1)焦耳热与原子开关导电通道形成随机性之间的作用机制。为了更好的统计焦耳热影响对导电细丝形成数量的影响,采用平面原子开关器件方案,通过选用高离子电导率的固体电解质材料,观测到了导电细丝的形成和位置,并在器件开关运行中,清晰观察到导电细丝的位置、形态和形成机制的变化;(2)基于焦耳热方程,计算有机碳结构体系和无极非晶氧化碳原子开关中焦耳热温度,并通过优化不同热学参数有机碳结构堆叠方式、导电细丝形态变化、耐温性好固态电解质,避免焦耳热的影响,制作运行稳定性和一致性大幅提交的原子开关器件;(3)优化溅射沉积氧化碳阻变层制备工艺,利用导电细丝的形成过程热的积累导致导电细丝局部区域温度上升,C-O键容易断裂实现局部结构重整,在焦耳热的影响下在细丝局域构造出缺陷浓度集中、密度较低、有利于离子迁移的新的导电通道用,从而获得了一致性大为改善的原子开关器件。项目所取得的成果对于设计制作运行参数稳定的原子开关器件具有重大的理论意义和实际应用价值。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
3

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
4

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021
5

变可信度近似模型及其在复杂装备优化设计中的应用研究进展

变可信度近似模型及其在复杂装备优化设计中的应用研究进展

DOI:10.3901/jme.2020.24.219
发表时间:2020

王琦的其他基金

批准号:61205156
批准年份:2012
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51707032
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81473554
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:21341001
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51106145
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31500300
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20976150
批准年份:2009
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:30871665
批准年份:2008
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:21673206
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:19175056
批准年份:1991
资助金额:2.00
项目类别:面上项目
批准号:31070012
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:61402330
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602017
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20176048
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:30670015
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:61474008
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81302003
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41461062
批准年份:2014
资助金额:51.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81702542
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51502159
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61872269
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:51701190
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770011
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61404064
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11601220
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81473659
批准年份:2014
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:10175083
批准年份:2001
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:10747140
批准年份:2007
资助金额:2.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21273200
批准年份:2012
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:61672015
批准年份:2016
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:41704103
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:38870929
批准年份:1988
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:U1732136
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:联合基金项目
批准号:61203206
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61773316
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31370065
批准年份:2013
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:81560781
批准年份:2015
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51674154
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:61401144
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61379094
批准年份:2013
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:10475101
批准年份:2004
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:10675149
批准年份:2006
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:81500439
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11201084
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30270008
批准年份:2002
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:31371977
批准年份:2013
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:71372194
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:61105012
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20576112
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:90709050
批准年份:2007
资助金额:40.00
项目类别:重大研究计划
批准号:51304125
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71603022
批准年份:2016
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171893
批准年份:2011
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81902794
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81273611
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:10805028
批准年份:2008
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41877514
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:41161090
批准年份:2011
资助金额:43.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30271563
批准年份:2002
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:41501550
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31702031
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81030064
批准年份:2010
资助金额:220.00
项目类别:重点项目
批准号:41661059
批准年份:2016
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30640044
批准年份:2006
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51874188
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31301446
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41140015
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81730112
批准年份:2017
资助金额:290.00
项目类别:重点项目

相似国自然基金

1

高温胁迫下糙皮侧耳热激蛋白PoHsp104的功能研究

批准号:31601805
批准年份:2016
负责人:邹亚杰
学科分类:C1510
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

高电流密度下锡基钎料焊点显微组织及焦耳热演变规律研究

批准号:51071006
批准年份:2010
负责人:郭福
学科分类:E0101
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
3

热态原位半焦催化脱除煤焦油机理及其气化活性受损评估

批准号:21306209
批准年份:2013
负责人:曾玺
学科分类:B0815
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

渣铁.渣焦及铁焦界面TI(CN)的生成与抑制的基础研究

批准号:59074145
批准年份:1990
负责人:杜鹤桂
学科分类:E0410
资助金额:4.50
项目类别:面上项目