Моделирование и расчет функциональных характеристик элементов энергонезависимой памяти с фазовыми переходами

• Автор: Егармин, Константин Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЭЛЕМЕНТЫ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОЙ ПАМЯТИ С ФАЗОВЫМИ ПЕРЕХОДАМИ
1.1. Особенности элементов памяти с фазовыми переходами
1.2. Эффект переключения
1.3. Влияние сильных электрических полей на проводимость в стеклообразных полупроводниках
1.4. Кристаллизация аморфной фазы
1.5. Требования, предъявляемые к устройствам энергонезависимой памяти. Перспективы памяти на фазовых переходах
1.6. Микросхемы энергонезависимой памяти на фазовых переходах
1.7. Постановка и обоснование задач исследования
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
2.1. Экспериментальные образцы, методика их получения
2.1.1. Химический состав экспериментальных образцов
2.1.2. Типы получаемых образцов
2.1.3. Осаждение пленок
2.2. Разработка измерительного комплекса
2.2.1. Требования к измерительным установкам
2.2.2. Методика и схема измерения статических характеристик образцов
2.2.3. Методика и схема измерения динамических характеристик образцов39
2.3. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОЙ ПАМЯТИ С ФАЗОВЫМИ ПЕРЕХОДАМИ
3.1. Влияние конструктивных параметров на статические характеристики элементов памяти с фазовыми переходами
3.2. Влияние конструктивных параметров на динамические характеристики элементов памяти с фазовыми переходами
3.3. Влияние циклов перезаписи на характеристики элементов памяти

3.4. Переключение ячеек памяти с фазовыми переходами в различных режимах. Колебания проводимости при переключении элементов памяти
3.5. Выводы
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ СТАДИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЯЧЕЕК ПАМЯТИ С ФАЗОВЫМИ ПЕРЕХОДАМИ
4.1. Модель эффекта переключения (первая стадия включения ячейки)
4.1.1. Расчет эффекта переключения на основе эмиссионной модели
4.1.2. Определение параметров модели по экспериментальной вольтамперной характеристике
4.1.3. Расчет влияния параметров ячейки на вольтамперные характеристики67
4.1.4. Расчет вольтамперных характеристик ячейки памяти
4.1.5. Заключение
4.2. Моделирование второй стадии включения энергонезависимых ячеек памяти с фазовыми переходами в приближении ударной ионизации
4.2.1. Построение расчетной модели
4.2.2. Расчет влияния ударной ионизации на характеристику переключения ячейки
4.3. Расчет тепловых процессов и фазовых превращений на этапах включения и выключения ячейки
4.3.1. Основное уравнение модели
4.3.2. Основные допущения модели
4.3.3. Уравнения математической модели
4.3.4. Расчет тепловых процессов и фазовых превращений в ячейке РСМ. Колебания проводимости
4.4. Разработка БРГСЕ-модели для схемотехнического описания ячеек памяти с фазовыми переходами
4.5. Выводы
5. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ РСЧАМ
5.1. Функциональная надежность. Тепловое взаимодействие ячеек памяти в матрице
5.2. Расчет информационной надежности одиночной ячейки

5.2.1. Математическая модель оценки надежности
5.2.2. Расчет времени надежного хранения информации
5.2.3. Расчет времени безотказной работы на основе теории вероятностей
5.2.4. Оценка вероятности зарождения и роста кристаллитов
5.2.5. Расчет информационной надежности
5.2.6. Сравнение расчетных оценок времени надежного хранения с экспериментальными данными
5.2.7. Расчет надежности для сверхмалых ячеек памяти
5.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. ЛИСТИНГИ

Схема напылительной установки приведена на рис. 18. Возгонка осуществлялась в вакууме при давлении порядка 2 х КГ5 мм рт. ст. Установка на рис. 18 позволяет проводить напыление при температуре источника до 800°С. Нанесение пленок GST производилось в две стадии: 5-10 минут - плавный нагрев до температуры возгонки ~ 610°С; 5-10 минут выдержка при температуре возгонки.
Длительность выдержки была определенна опытным путем и обусловлена количеством испаряемого вещества в тигле. Для полного испарения 20 мг GST достаточно 5 минут выдержки при температуре 610 °С. Температура испарения была подобрана исходя из получения качественной пленки. В данном режиме испарялся весь материал GST, помещенный в стакан испарителя, соответственно, требуемая толщина пленки достигалась путем подбора массы навески.
Для определения зависимости толщины пленки от массы навески, было создано несколько экспериментальных образцов. Результаты измерения толщин интерференционным методом и методом атомной силовой микроскопии приведены в табл.З.
Табл.З. Результаты исследования толщин
Навеска (мг) Толщина по ACM Толщина на интерференционном микроскопе
1 57 нм 50 нм
2 75 нм 100 нм
3 100 нм 100 нм
5 185 нм 200 нм
10 400 нм 400 нм
20 850 нм 800 нм