信息存储单元RSEST过程瞬态仿真开题报告

1. 研究目的与意义

电荷俘获型存储器逐渐走向物理尺寸极限，国内外科研人员纷纷采用新型的存储机制取代浮栅结构，设计出全新的非挥发存储器来代替flash存储技术。其中，相变存储器（pcm）是一种非易失存储设备，它利用材料的可逆转的相变来存储信息。同一物质可以在诸如固体、液体、气体、冷凝物和等离子体等状态下存在，这些状态都称为相。相变存储器便是利用特殊材料在不同相间的电阻差异进行工作的。本文将介绍相变存储器的基本技术与功能。

在非晶态下，gst材料具有短距离的原子能级和较低的自由电子密度，使得其具有较高的电阻率。由于这种状态通常出现在reset操作之后，我们一般称其为reset状态，在reset操作中dut的温度上升到略高于熔点温度，然后突然对gst淬火将其冷却。冷却的速度对于非晶层的形成至关重要。非晶层的电阻通常可超过1兆欧。

在晶态下，gst材料具有长距离的原子能级和较高的自由电子密度，从而具有较低的电阻率。由于这种状态通常出现在set操作之后，我们一般称其为set状态，在set操作中，材料的温度上升高于再结晶温度但是低于熔点温度，然后缓慢冷却使得晶粒形成整层。晶态的电阻范围通常从1千欧到10千欧。晶态是一种低能态；因此，当对非晶态下的材料加热，温度接近结晶温度时，它就会自然地转变为晶态。

2. 研究内容和预期目标

相变存储器是利用脉冲电流的热效应使其记录层发生具有巨大阻值差异的可逆结构相变来记录和擦除数据。本设计旨在研究如何优化相变存储器的存储单元结构，验证罗恩尼尔对相变存储器的数据计算是否属实。

利用comsol软件进行仿真。

预期能够深入了解相变存储器的原理及应用，熟练掌握comsol软件的仿真操作，研究驱动器件对相变存储单元性能的影响。

3. 研究的方法与步骤

一是完成相变存储器reset瞬态过程中电学、热学的仿真，以及与宏观电流、电压的关系。从理论上给出相变存储器单元电学行为的描述，加深对相变存储器的理解。

二是完成相变存储器仿真与实验过程的对比与矫正。给出等比缩小规律下，相变存储器的性能变化规律，为设计提供依据。

三是完成不同技术尺度下，reset过程的规律研究。研究不同结构下，相变存储器性能的不同，优化相变存储器。

4. 参考文献

[1] 1t1r和1r阻变存储器集成结构及其实现方法 2013年12月 北京大学

刘力锋,张伟兵,李悦,韩德栋,王漪,刘晓彦,康晋锋,张兴

[2]基于二极管选通相变存储阵列的器件建模与优化 2013年5月 刘燕

5. 计划与进度安排

1、2022.4.1-2022．4.10

查阅课题相关资料，熟悉课题，明确目标，安排进度，撰写开题报告。

2、2022.4.11-2022.4.20