Исследование стадии включения элементов энергонезависимой памяти на фазовых переходах

• Автор: Ануфриев, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Энергонезависимые устройства памяти с фазовыми переходами

1.1 Два поколения микросхем энергонезависимой памяти на основе элементов с фазовыми переходами. Конструкции элементов памяти.

1.2. Основные функциональные характеристики элементов памяти с фазовыми переходами.

1.3. Электронные процессы в активной области элемента памяти с фазовыми переходами при его перезаписи
1.3.1. Экспериментальные характеристики включения элементов памяти при фазовом переходе запоминающего объема из аморфного в кристаллическое состояние
1.3.2. Модель переключения, основанная на допущении о генерации и трансформации дефектов в сильных электрических полях.
1.3.3. Генерационнорекомбинационная модель переключения элемента памяти в состояние с высокой проводимостью
1.3.4. Кристаллизационная модель переключения элемента памяти в состояние с высокой проводимостью
1.4. Выводы и постановка задачи исследования.
2. Получение экспериментальных образцов и разработка методики их измерения .
2.1. Методика исследования.
2.2. Экспериментальные образцы.
2.2.1. Типы экспериментальных образцов.
2.2.2. Исходный материал активной области
2.2.3. Нанесение пленок .
2.2.4. Свойства пленок .
2.3. Методика измерений
2.3.1. Требования к измерительным устройствам
2.3.2. Экспериментальный стенд для измерения статических характеристик элементов памяти с фазопеременной средой
2.3.3. Экспериментальный стенд для измерения динамических характеристик элементов памяти с фазопеременной средой
2.4. Разработка методики измерения образцов
2.4.1. Статические характеристики
2.4.2. Динамические характеристики.
2.5. Выводы
3. Исследование включения ячеек памяти с фазовыми переходами.
3.1. Экспериментальное исследование включения в ячейках памяти с фазовыми переходами.
3.1.1. Статические характеристики
3.1.2. Динамические характеристики.
3.2. Разработка модели включения ячейки памяти. Сравнение экспериментальных и расчетных результатов
3.2.1. Формулировка модели и основные допущения.
3.2.2. Расчет порогового напряжения
3.2.3. Расчет характеристик халькогенидного полупроводника в сильных электрических полях.
3.2.4. Расчет вольтамперной характеристики.
3.2.5. Расчет эмиссионной емкости.
3.2.6. Расчет времени задержки
3.3. Разработка методики определения параметров аморфного материала с применением эмиссионной модели
3.3.1. Разработка методики определения параметров аморфного материала из термополевых измерений
3.3.2. Разработка методики определения параметров активной области из
характеристик элемента памяти с фазовыми переходами.
3.4 Выводы
Заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Автору принадлежит основная часть аналитических выражений описывающих эффект переключения стеклокристалл в ячейках энергонезависимой памяти с фазовым переходом, их сравнение с экспериментальными результатами, создание измерительных установок для исследования электрических свойств тонких пленок ХСП и результаты экспериментальных исследований выполненных с их помощью. Разработка технологии получения исходных сплавов ХСП и пленок на их основе. Два поколения микросхем энергонезависимой памяти на основе элементов с фазовыми переходами. Конструкции элементов памяти. В середине х годов II. А. Горюновой и Б. Т. Коломийцем в физикотехническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН были открыты халькогенидные стеклообразные полупроводники ХСП 1. Исследование вольтамперных характеристик этих материалов показало, что для некоторых составов при приложении к образцу напряжения большего некоторого порогового Спор его сопротивление уменьшается на несколько порядков. После снятия напряжения образец возвращался в исходное состояние. Это явление было названоэффектом переключения. Американский ученый и предприниматель С. Овшинский предложил использовать приборы на основе этого эффекта как ключи в электронных схемах 3. Им же в дальнейшем был разработан ряд стеклообразных материалов в которых после переключения прибора импульсом определенной длительности в проводящее состояние происходил разогрев рабочей области и переход е в кристаллическое состояние. Поскольку эти соединения в кристаллическом состоянии обладали низким сопротивлением, то проводящее состояние фиксировалось кристаллизовавшейся фазой и сохранялось при отключении питания. Для перевода прибора обратно в состояние с высоким сопротивлением на прибор подавался короткий импульс с амплитудой тока, достаточной для расплавления кристаллическойфазы. Быстрое охлаждение рабочего объема, обладавшего малой тепловой инерционностью, переводило рабочий объем вновь в аморфное состояние с высоким сопротивлением. Фазопеременный элемент памяти выдерживал до переключений, что в то время было вполне достаточно для ряда применений. Примерно в это время началось исследование энергонезависимых схем памяти, изготавливаемых НИИ Сапфир в Московском энергетическом институте 5. На рис. Н.Н. Усов, НИИ САПФИР. В качестве функционального материала в активной области использовались многокомпонентные халькогенидные стекла в основном на основе , Те, , . Рис. Структу ра ФНЯ а, схема запоминающей матрицы б, внешний вид матрицы первого поколения. Появление энергонезависимых элементов на основе аморфных полупроводников стимулировало интенсивные исследования в этом направлении во всем мире. За разработку теории аморфных полупроводников Н. Мотту и У. Андерсону была присуждена Нобелевская премия. Микросхемы энергонезависимой памяти с ФПЯ прошли стандартные, разработанные для кристаллических схем, испытания и были поставлены в аппаратуру. Однако при испытаниях микросхем выяснилось, что ФПЯ ведут себя непредсказуемым образом, прошедшие испытания элементы вдруг отказывали и наоборот отбракованные элементы неожиданно начинали работать. В СССР элементы этого типа официально были запрещены к применению в серийных изделиях электронной промышленности. Несколько позже отказались от применения1 и дальнейших разработок. США Фирма разработчик vix г. Троя,, шт. Мичиган, США сократила объем работ в области РСМ и начала через фирму vi vi успешно продвигать аморфные материалы и приборы на их основе в других направлениях солнечные элементы, устройства отображения информации,, устройства оптической записи и др Большинство исследовательских групп, работавших с РСМ сменили тематику. Появление энергонезависимойпамяти со статическим накоплением заряда типа сняло острую схемотехническую потребность в энергонезависимой памяти способствовало развитию ряда новых направлений электроникиСреди них в первую. К основным . Можно утверждать, что первое поколение значительно опередила свое время. Физика отказов, как и сам. Ни одна из моделей на количественном уровне не могла предсказать, параметры прибора и рассчитать кривую отказов. При этом эмпирические кривые, полученные для одного прибора, оказывалисьне.