相變隨機存儲器的三維熱模擬與結(jié)構(gòu)設(shè)計.pdf

1、相變隨機存儲器的優(yōu)越性能使得它成為極具潛力的下一代新型非易失性存儲器。相變隨機存儲器的存儲功能，是通過施加不同的電脈沖產(chǎn)生熱量，使得具有低阻的晶態(tài)和高阻的非晶態(tài)兩個狀態(tài)的相變材料在兩態(tài)之間轉(zhuǎn)換而實現(xiàn)的。因此，研究相變隨機存儲器的電熱效應是十分必要的，尤其當特征尺寸逐漸減小時。
　　 本文基于有限元分析原理，利用有限元分析軟件ANSYS 建立了相變隨機存儲器單元三維模型，并對其進行了一系列參數(shù)改變下的電熱模擬。改變一種特征尺寸下的

2、T 型結(jié)構(gòu)相變存儲單元的一些材料參數(shù)（包括相變材料、電極材料、隔離層材料的熱導率和相變材料的電阻率），得到了一些規(guī)律并進行了分析；模擬存儲單元的特征尺寸大小對溫度分布的影響；然后以特征尺寸100nm的相變單元為基準等比例縮小相變存儲單元，得到不同特征尺寸下（45nm，32nm，22nm，16nm和10nm）關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)（相變層厚度，隔離層厚度等）對溫度分布的影響。Reset 電流過大一直是制約相變隨機存儲器發(fā)展的原因之一。
　　

3、 本文提出了一種新型的非對稱結(jié)構(gòu)。經(jīng)過三維電熱仿真驗證，與T 型結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)能夠提高相變單元內(nèi)的電流密度，減少溫度耗散，因此能夠降低Reset 電流。然后對不同特征尺寸下（45nm，32nm，22nm，16nm和10nm）該結(jié)構(gòu)的一些關(guān)鍵參數(shù)（相變層厚度、偏移量）做了一系列仿真，觀察它們對非對稱結(jié)構(gòu)相變單元溫度分布的影響，找出更能發(fā)揮非對稱結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)參數(shù)。此外，比較了同等條件下T 型結(jié)構(gòu)和非對稱結(jié)構(gòu)相變單元的差別，找出非對稱結(jié)構(gòu)