01 题目及来源

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02 这篇文章讲了什么

这篇文章主要阐述了忆阻器发挥忆阻作用背后的两个可能机制,即:电化学氧化还原反应机制和离子迁移机制。

03 论文中的图与笔记

1、如下图所示:无论是垂直堆栈状的结构还是横向平面构型的结构,都有图中用红色线表示导通状态的细丝。

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2、基于热效应的典型电阻的机制称为“熔丝-反熔丝”机制。其开关效应表现出单极特性,是由电压引起的部分介电击穿引起的,典型电阻的导电细丝中的材料因为焦耳热发生改性。

3、在MIM系统中,离子迁移和电化学氧化还原反应是双极电阻切换必要的机制。

4、电化学氧化还原反应机制为:电化学活性电极金属(例如Ag)的氧化;离子传导层中可移动的Ag+阳离子的漂移;它们在(惰性)对电极上的放电导致Ag树枝状晶体的生长,这些树枝状晶体在电池的ON状态下形成了高导电性细丝。

5、离子迁移机制为:阴离子(通常是氧离子)向阳极的迁移(更好的描述是:通过氧空位向阴极的迁移),通过化学计量的后续变化以及与之相关的阳离子亚晶格的化合价变化来改变的电子导电性。

6、在随机存取存储器(RAM)中,存储单元以矩阵形式组织。沿着矩阵的行和列,分别有写和读线,它们被连接到矩阵外围的电子线驱动器和读出放大器。而电阻开关则可以组织为无源交叉开关矩阵,仅在每个节点处连接字线和位线。

电化学氧化还原反应机制

1、由于开关偏置电压主要由化学反应的活化能和离子扩散常数决定,因此可以通过选择MIM系统的材料(尤其是离子导电材料)来调整工作偏置电压。

2、利用电化学反应,可以配置三端器件,其中可以通过栅电极控制开关。如下图所示:

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源极和漏极之间金属丝的形成和消失的电化学反应由栅极电压控制。

离子迁移机制

1、在许多氧化物中,特别是在过渡金属氧化物中,氧离子缺陷(通常是氧空位)比阳离子具有更大的迁移率。如果阴极在电铸过程中阻止了离子交换反应,则氧离子缺陷区域开始建立并向阳极膨胀。过渡金属阴离子通过捕获从阴极发射的电子来适应这种缺陷。例如以下反应:

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通过这种电化学过程产生的过渡金属阳离子的化合价态降低,通常将氧化物转变为金属导电相,并最终形成导电路径。

2、与电化学金属化过程一样,RON通常不依赖于焊盘尺寸,这表明在MIM结构中,通过导电细丝进行电阻转换。

04 总结

这篇文献所讲的内容,因为在之前看过的综述中已经有了较为详细的阐述,故读起来还算比较轻松。通过这篇文献对之前没有搞懂的离子迁移机制有了更进一步的认识。