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A u S G e w ä H L t e p r o J e K t e – S e L e C t e d p r o J e C t S
Die Strom-Spannungs (I-V) Charakteristik der TiN /
HfO 2 / Ti / TiN-Struktur wurden im Sweep-Modus untersucht.
Um das Schaltverhalten zu initiieren, ist ein
spannungsgesteuerter Formierungsprozess notwendig,
der das Dielektrikum in einen durchbruchähnlichen Zustand
überführt (Inset Abb. 28(b)).
Reproduzierbares bipolares Widerstandsschalten mit
100 Zyklen ist in Abb. 28(b) in der angegebenen Durchlaufrichtung
dargestellt, wobei die Spannung entsprechend
der Schritte 1 bis 4 variiert wird. Wenn eine positive
Spannung an der oberen Elektrode angelegt wird,
kann der Widerstand bei V set reduziert werden (ON-Zustand).
Die MIM-Struktur lässt sich wieder für negative
Spannungen über V reset hinaus in den OFF-Zustand
schalten. Die Leistungsaufnahme im Sweep-Modus, die
als I ON ×V reset bei V reset = - 0,8 V und I OFF ×V set bei V set = 0,8 V
berechnet wurde, beträgt 450 respektive 130 µW. Um
die Zuverlässigkeit für nichtflüchtige Speicheranwendungen
zu bestätigen, wurde zusätzlich die Retention
für 1×1 µm 2 -Speicherzellen untersucht. Beide Zustände
bleiben für 10 5 s erhalten.
Abb. 28(b): I-V Charakteristik einer 1×1 µm 2 RRAM Zelle
mit einer 10 nm dicken HfO 2 -Schicht. Pfeile
kennzeichnen die Durchlaufrichtung.
Der Einsatz rechts zeigt den spannungsgesteuerten
Formierungsprozess.
Fig. 28(b): I-V characteristics of a 1×1 µm 2 RRAM structure
with a 10 nm thick Hfo 2 layer. Arrows indicate
sweeping directions. the right inset shows the
forming process in voltage-controlled mode.
the current-voltage (I-V) characteristics of the tin/
Hfo 2 / ti / tin devices were studied by dc voltage
sweep measurements. to initiate the resistive switching
behavior, a voltage-controlled electroforming
process is required to drive the dielectric into a soft
breakdown status as shown in the inset of Fig. 28(b).
Reproducible bipolar resistive switching characteristics
with 100 cycles are illustrated in Fig. 28(b) as
the voltage is swept in steps 1 to 4. When a positive
voltage is applied to the top electrode, the resistance
is reduced for V>V set (on-state). the device can be
switched back into the oFF-state when a negative
voltage is applied beyond V reset . the extracted switching
power in dc sweep mode that was calculated as
I on ×V reset at V reset = - 0.8 V and I oFF ×V set at V set = 0.8 V is
450 µW and 130 µW, respectively. Furthermore, in order
to confirm the reliability for non-volatile memory
applications, data retention was investigated for 1×1
µm 2 memory cells. Both on- and oFF-state retained
without degradation for 10 5 s.