利用相分离无定形二氧化钽实现面积依赖性阻变存储器的长保持时间

《Device》：Achieving long retention in area-dependent resistive memory with phase-separated amorphous tantalum oxide

　　

全局视野

对高效能计算日益增长的需求加速了阻变存储技术的发展。非丝状器件具有均匀且潜在更可控的开关特性，但其实际应用受限于随时间推移的数据保持能力不足。在本工作中，我们展示了一种TWO?存储器件的平滑开关行为，该器件兼具非丝状开关特性，并能在190°C下保持信息超过22小时，外推至85°C时可达10年。通过氧深度剖析，我们直接展示了编程过程中体相成分的变化。这些结果支持相分离作为稳定编程状态的机制，并为面向未来数据存储和计算应用的可靠、可扩展的阻变存储提供了一条途径。

亮点

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TaO?/Ta?O?存储器件展现出非丝状开关行为

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该非丝状存储器件可在190°C下保持信息超过22小时

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ToF-SIMS展示了各状态下体相型开关机制的氧强度分布

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信息通过调节开关层中的氧分布进行存储

摘要

阻变随机存取存储器（ReRAM）是一种极具前景的非易失性存储技术。大多数ReRAM存在一种根本性的折衷关系：丝状型ReRAM具有较长的数据保持能力，但均匀性差且开关电流大；而非丝状型ReRAM虽然具有低电流、面积依赖的开关特性，但保持性能较差。我们提出了一种两端Ta?O?/TaO?阻变存储器件，同时实现了非丝状开关和长保持能力。电学测量和成分深度剖析表明，开关行为并非局限于单一丝状通道，而是在整个开关区域内均匀分布。尽管具有非丝状开关特性，该器件在190°C下仍可保持信息超过22小时，与丝状型器件相当。我们提出这种长保持能力源于非晶氧化钽中的成分相分离。我们的工作表明，信息保持与开关均匀性之间的根本性折衷关系可以被克服，为开发更均匀、更可靠的氧化物存储器件提供了一条途径。

图文摘要