Published May 9, 2019
| Version v1
Publication
Open
Low-Power Resistive Switching Characteristic in HfO2/TiOx Bi-Layer Resistive Random-Access Memory
- 1. Peking University
- 2. Institute of Microelectronics
Description
Resistive random-access memory devices with atomic layer deposition HfO2 and radio frequency sputtering TiOx as resistive switching layers were fabricated successfully. Low-power characteristic with 1.52 μW set power (1 μA@1.52 V) and 1.12 μW reset power (1 μA@1.12 V) was obtained in the HfO2/TiOx resistive random-access memory (RRAM) devices by controlling the oxygen content of the TiOx layer. Besides, the influence of oxygen content during the TiOx sputtering process on the resistive switching properties would be discussed in detail. The investigations indicated that "soft breakdown" occurred easily during the electrical forming/set process in the HfO2/TiOx RRAM devices with high oxygen content of the TiOx layer, resulting in high resistive switching power. Low-power characteristic was obtained in HfO2/TiOx RRAM devices with appropriately high oxygen vacancy density of TiOx layer, suggesting that the appropriate oxygen vacancy density in the TiOx layer could avoid "soft breakdown" through the whole dielectric layers during forming/set process, thus limiting the current flowing through the RRAM device and decreasing operating power consumption.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أجهزة ذاكرة الوصول العشوائي المقاومة مع ترسيب الطبقة الذرية HfO2 وتردد الراديو الذي يرش TiOx حيث تم تصنيع طبقات التحويل المقاومة بنجاح. تم الحصول على خاصية الطاقة المنخفضة مع 1.52 ميكرو واط من الطاقة المحددة (1 ميكروأمبيرعند1.52 فولت) و 1.12 ميكرو واط من الطاقة المعاد ضبطها (1 ميكروأمبير عند 1.12 فولت) في أجهزة ذاكرة الوصول العشوائي المقاوم (RRAM) HfO2/TiOx عن طريق التحكم في محتوى الأكسجين لطبقة TiOx. إلى جانب ذلك، سيتم مناقشة تأثير محتوى الأكسجين أثناء عملية تفريغ TiOx على خصائص التحويل المقاوم بالتفصيل. أشارت التحقيقات إلى أن "الانهيار اللين" حدث بسهولة أثناء عملية التشكيل/الضبط الكهربائية في أجهزة ذاكرة الوصول العشوائي HfO2/TiOx ذات المحتوى العالي من الأكسجين لطبقة TiOx، مما أدى إلى قدرة تبديل عالية المقاومة. تم الحصول على خصائص منخفضة الطاقة في أجهزة HfO2/TiOx RRAM ذات كثافة شواغر أكسجين عالية بشكل مناسب لطبقة TiOx، مما يشير إلى أن كثافة شواغر الأكسجين المناسبة في طبقة TiOx يمكن أن تتجنب "الانهيار الناعم" من خلال طبقات العزل الكهربائي بأكملها أثناء عملية التشكيل/الضبط، وبالتالي الحد من تدفق التيار عبر جهاز RRAM وتقليل استهلاك طاقة التشغيل.Translated Description (French)
Les dispositifs de mémoire résistive à accès aléatoire avec dépôt de couche atomique HfO2 et pulvérisation de radiofréquence TiOx en tant que couches de commutation résistives ont été fabriqués avec succès. La caractéristique de faible puissance avec une puissance réglée de 1,52 μW (1 μA@1,52 V) et une puissance de réinitialisation de 1,12 μW (1 μA@1,12 V) a été obtenue dans les dispositifs de mémoire vive résistive (RRAM) HfO2/TiOx en contrôlant la teneur en oxygène de la couche de TiOx. En outre, l'influence de la teneur en oxygène pendant le processus de pulvérisation de TiOx sur les propriétés de commutation résistives serait discutée en détail. Les enquêtes ont indiqué que la « rupture douce » s'est produite facilement pendant le processus de formation/réglage électrique dans les dispositifs RRAM HfO2/TiOx avec une teneur élevée en oxygène de la couche de TiOx, ce qui a entraîné une puissance de commutation résistive élevée. Une caractéristique de faible puissance a été obtenue dans les dispositifs RRAM HfO2/TiOx avec une densité de vacance d'oxygène suffisamment élevée de la couche de TiOx, suggérant que la densité de vacance d'oxygène appropriée dans la couche de TiOx pourrait éviter une « rupture douce » à travers l'ensemble des couches diélectriques pendant le processus de formation/durcissement, limitant ainsi le courant circulant dans le dispositif RRAM et diminuant la consommation d'énergie de fonctionnement.Translated Description (Spanish)
Los dispositivos de memoria de acceso aleatorio resistivos con deposición de capa atómica de HfO2 y TiOx de pulverización catódica de radiofrecuencia como capas de conmutación resistivas se fabricaron con éxito. La característica de baja potencia con 1.52 μW de potencia establecida (1 μA a 1.52 V) y 1.12 μW de potencia de reinicio (1 μA a 1.12 V) se obtuvo en los dispositivos de memoria de acceso aleatorio resistiva (RRAM) HfO2/TiOx controlando el contenido de oxígeno de la capa TiOx. Además, se discutirá en detalle la influencia del contenido de oxígeno durante el proceso de pulverización catódica de TiOx en las propiedades de conmutación resistiva. Las investigaciones indicaron que la "ruptura suave" ocurrió fácilmente durante el proceso de formación/ajuste eléctrico en los dispositivos RRAM de HfO2/TiOx con alto contenido de oxígeno de la capa de TiOx, lo que resultó en una alta potencia de conmutación resistiva. La característica de baja potencia se obtuvo en dispositivos RRAM HfO2/TiOx con una densidad de vacante de oxígeno apropiadamente alta de la capa TiOx, lo que sugiere que la densidad de vacante de oxígeno apropiada en la capa TiOx podría evitar la "ruptura suave" a través de todas las capas dieléctricas durante el proceso de formación/fraguado, limitando así la corriente que fluye a través del dispositivo RRAM y disminuyendo el consumo de energía operativa.Files
s11671-019-2956-4.pdf
Files
(178.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:737b1d86ccc96cfe27a25fde88c5776d
|
178.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- خاصية التبديل المقاوم منخفض الطاقة في ذاكرة الوصول العشوائي المقاومة ثنائية الطبقة HfO2/TiOx
- Translated title (French)
- Caractéristique de commutation résistive de faible puissance dans la mémoire vive résistive bicouche HfO2/TiOx
- Translated title (Spanish)
- Característica de conmutación resistiva de baja potencia en memoria de acceso aleatorio resistiva de dos capas HfO2/TiOx
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2946804852
- DOI
- 10.1186/s11671-019-2956-4
References
- https://openalex.org/W1970959368
- https://openalex.org/W1984438640
- https://openalex.org/W2004823737
- https://openalex.org/W2019947514
- https://openalex.org/W2036899386
- https://openalex.org/W2040233693
- https://openalex.org/W2060150004
- https://openalex.org/W2087748124
- https://openalex.org/W2094487640
- https://openalex.org/W2101834447
- https://openalex.org/W2117422822
- https://openalex.org/W2117809083
- https://openalex.org/W2163982115
- https://openalex.org/W2433248078
- https://openalex.org/W2785141883
- https://openalex.org/W2786966443
- https://openalex.org/W2790716299
- https://openalex.org/W2793854664
- https://openalex.org/W2801613518
- https://openalex.org/W2808379801
- https://openalex.org/W2897422523
- https://openalex.org/W2908158172