Investigación del efecto de capa de barrera en la uniformidad de conmutación y la plasticidad sináptica de la memoria RAM aleatoria de puente conductor basada en AlN
Autores: Mohanty, Srikant Kumar; Reddy, Kuppam Poshan Kumar; Wu, Chien-Hung; Lee, Po-Tsung; Chang, Kow-Ming; Busa, Prabhakar; Kuthati, Yaswanth
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Investigación del efecto de capa de barrera en la uniformidad de conmutación y la plasticidad sináptica de la memoria RAM aleatoria de puente conductor basada en AlN
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Nitruro de tungsteno
Capa de barrera de difusión
Conmutación resistiva
Memoria de acceso aleatorio de puente conductor
Filamento conductor metálico
Comportamiento de retención de datos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, investigamos el efecto de la capa de barrera de difusión de nitruro de tungsteno (WNx) en la operación de conmutación resistiva de la memoria de acceso aleatorio basada en puente conductor de nitruro de aluminio (AlN). La capa de barrera de WNx limita la difusión de iones de Cu en la capa de conmutación de AlN, controlando así la formación de filamentos conductores metálicos en la capa anfitriona. El dispositivo operaba a un voltaje de operación muy bajo con un V de 0.6 V y un V de 0.4 V. La variabilidad espacial y temporal de la conmutación se redujo significativamente al insertar una capa de barrera. Los coeficientes de variación en el peor de los casos (/u) para HRS y LRS son del 33% y 18%, respectivamente, cuando se utilizan dispositivos con capa de barrera, en comparación con el 167% y 33% cuando la capa de barrera no está presente. Con una capa de barrera, el dispositivo presenta un comportamiento de retención de datos durante más de 10 s a 120 grados Celsius, mientras que sin una capa de barrera, el dispositivo falla después de 10 s. El dispositivo demostró un comportamiento sináptico con potenciación/depresión a largo plazo (LTP/LTD) durante 30 épocas al estimularlo con un tren de pulsos optimizados idénticos de 1 us de duración.
Descripción
En este trabajo, investigamos el efecto de la capa de barrera de difusión de nitruro de tungsteno (WNx) en la operación de conmutación resistiva de la memoria de acceso aleatorio basada en puente conductor de nitruro de aluminio (AlN). La capa de barrera de WNx limita la difusión de iones de Cu en la capa de conmutación de AlN, controlando así la formación de filamentos conductores metálicos en la capa anfitriona. El dispositivo operaba a un voltaje de operación muy bajo con un V de 0.6 V y un V de 0.4 V. La variabilidad espacial y temporal de la conmutación se redujo significativamente al insertar una capa de barrera. Los coeficientes de variación en el peor de los casos (/u) para HRS y LRS son del 33% y 18%, respectivamente, cuando se utilizan dispositivos con capa de barrera, en comparación con el 167% y 33% cuando la capa de barrera no está presente. Con una capa de barrera, el dispositivo presenta un comportamiento de retención de datos durante más de 10 s a 120 grados Celsius, mientras que sin una capa de barrera, el dispositivo falla después de 10 s. El dispositivo demostró un comportamiento sináptico con potenciación/depresión a largo plazo (LTP/LTD) durante 30 épocas al estimularlo con un tren de pulsos optimizados idénticos de 1 us de duración.