Comsol基于氧空位的新型阻變存儲器分析
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RRAM基于雙穩態電阻轉換的阻性存儲器(RRAM)作為集動態/靜態隨機存儲器和浮柵存儲器功能為一體的通用存儲器,是NAND技術后的下一代非易失性存儲(NVM)技術。
目前,業界普遍認為RRAM是非易失性存儲器下一輪競賽中的領先者,這源自阻性存儲材料豐富的物理特性及其獨特的存儲原理。阻性存儲材料涵括了氧化物材料、硫系半導體材料、2D材料、有機聚合物材料。根據存儲原理,這些材料可用以構建氧化還原型存儲器、鐵電隧道結存儲器、Mott存儲器、分子存儲器和柔性存儲器。其中,某些特有的存儲原理與功能使這些存儲器可拓展至多環節應用,在多領域交叉方面大顯身手。

不同限制電流下的導電細絲
此次使用Comsol求解了的阻變存儲器氧空位仿真模型。該模型采用典型的MIM結構,結合電流連續性方程、焦耳熱模型方程及氧空位遷移方程,詳細模擬了熱電耦合作用下氧空位導電細絲形成和斷裂的動態過程,模擬了基于二元金屬氧化物的Pt/Tio2/TiN結構的RRAM。
通過仿真阻變存儲器的set和 reset過程,將電場和溫度作用下氧空位遷移運動過程展示出來。
主要控制方程:
1、氧空位遷移方程

其中nD是氧空位濃度,該方程描述的是單位時間內,氧空位濃度的變化率等于擴散粒子流和漂移粒子流的散度加上單位時間氧空位的產生率。
2、電流連續性方程,其中電導率采用阿倫尼烏斯老化。
3、熱傳導和焦耳熱方程
這是一個典型的氧空位計算迭代循環
以下是在電壓循環過程中的 氧空位、溫度、電壓和電場模分布變化。

模型的I-V曲線展示出了一個旗型特征。
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