《相變存儲器件OTS與OMS物理機理和模型研究》是依託北京大學，由林信南擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：相變存儲器件OTS與OMS物理機理和模型研究
- 項目負責人：林信南
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
相變存儲器利用某些金屬硫化物的熱致晶態-非晶態可逆相變原理工作，具有非易失、速度快、存儲密度大、工作電壓低等優點，是下一代存儲技術最有力的競爭者之一。為評估不同器件結構不同尺寸不同材料PCM單元的電氣特性，需要建立能夠進行器件讀寫操作模擬的數值仿真器，本項目通過採用分級模擬及mixed-mode策略，將建立基於電熱耦合及原胞自動機相變算法的數值模擬器，並首次實現同時包括OTS和OMS過程在內的連續時域模擬。為建立材料、器件、工藝、電路之間的紐帶，需要建立基於物理的相變存儲器單元及其驅動器件SPICE模型，本項目將根據非晶態半導體的傳輸性質，開發包含溫度反饋的阻抗解析模型，並首次提出基於物理的、能夠體現阻抗隨結晶比例變化的SPICE模型，同時提出基於物理的驅動器件陣列的SPICE模型，建立相應的字線位線導通電流和漏電流模型及其相應的參數提取工具，滿足PCM大工藝生產對模型與模擬技術的需求。
結題摘要
通過本課題的資助完成了相變存儲單元亞閾區、閾值轉換區以及相變區的物理模型，並開發了相應的模擬程式，可以對不同材料不同結構的相變存儲單元進行性能模擬；開發了基於離散電阻網路的SPICE模型，可以進行相變存儲器電路仿真，主要包括： （1） 首次提出了一種包含結效應的亞閾區模型，當器件尺寸進一步縮小，結效應將不可忽略，在低場下採用結模型，高場下採用PF模型，結果表明，該模型與測試數據吻合較好； （2） 提出了一種基於帶間激發和跳躍傳導機制的閾值轉換模型，結果表明，可以有效解釋相變存儲單元的scaling效應 （3） 開發了基於結晶/成核理論的3D相變存儲器數值仿真工具，可以有效對不同結構的相變存儲單元的電氣特性進行模擬與預測。 （4） 開發了基於離散電阻網路的SPICE模型，首次實現了對不同尺寸T型相變存儲單元的SPICE模型 通過本課題的資助，合計發表論文12篇，申請發明專利兩項，其中一項PCT國際專利，培養博士生1名，碩士生7名，完成了既定研究目標。
