雷利不穩定性引發奈米導電通道形狀演變之研究

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	傅郁華 Fu, Yu-Hua
論文名稱：	雷利不穩定性引發奈米導電通道形狀演變之研究 Shape evolution of conductive nanofilament caused by Rayleigh instability
指導教授：	甘炯耀 Gan, Jon-Yiew
口試委員:	蔡哲正郭錦龍
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering
論文出版年：	2011
畢業學年度：	99
語文別：	中文
論文頁數：	102
中文關鍵詞：	電阻式記憶體、雷利不穩定性、單極性轉換、雙極性轉換
外文關鍵詞：	resistive switching, Rayleigh instability, unipolar switching, bipolar switching
相關次數：	點閱：2 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

摘要
非揮發性電阻式記憶體( nonvolatile resistance random access memory)最被廣泛接受的操作機制為以兩電極間的導電通道的接合(低阻態)與斷裂(高阻態)來記憶資料。文獻中觀察到的導電通道為一斜圓柱，我們提出導電通道斷裂是因為雷利不穩定性(Rayleigh instability)。物體初始形狀自由能較大，為了降低自由能故在物體表面產生表面擴散並有形狀演變，此即為雷利不穩定性。本研究模擬出導電通道在不同的厚度和斜度的細長型斜圓柱導電通道其起始形狀在常溫下形狀隨時間演化的情形。在本研究中使用來描述導電通道起始形狀的上半部輪廓，並藉由改變來調整導電通道的厚度，改變來控制導電通道的斜度。(其中為最左端也是最細端的厚度、為最粗端也就是最右端的厚度、為導電通道長度而α為斜邊張角。)另外，為了討論溫度對表面擴散的影響，本研究觀察固定初始形狀的導電通道在不同溫度下的形狀演變。而在溫度的控制上，又分別討論了整根導電通道為相同溫度時，各種溫度下的形狀改變狀況，以及考慮焦耳熱效應是否會對導電通道形狀的演變造成影響。
由模擬結果可得知：(1)導電通道的初始形狀決定了導電通道是否斷裂，在各種都有其臨界角度，當α超過臨界角度則導電通道就不會斷。藉由觀察到的導電通道初始形狀就可決定元件為單極性轉換或雙極性轉換。(2)如在整根導電通道為定溫的狀況下，升高溫度只會縮短導電通道斷裂的時間，並不會造成演化上的變化。(3)在考慮焦耳熱的情況下，導電通道的斷裂位置會發生在溫度最高的地方，且外加電壓越高則導電通道內部的溫度越高，其斷裂所需的時間就越短，即元件關閉的速度越快。

目錄
Chapter 1 簡介與研究動機......................1
Chapter 2 文獻回顧............................3
    2.1薄膜電阻轉換元件.......................3
    2.2雷利不穩定性引發的表面擴型.............6
    2.3導電通道形貌的觀察與模擬..............16
    2.4單極性轉換模擬........................22
    2.5 相同元件中單極性轉換與雙極性轉換共存之機制探
        討...................................28
Chapter 3 模擬方法與流程.....................50
    3.1背景知識介紹..........................50
     3.1.1有限元素分析...................50
    3.1.2 表面擴散模型..................54
    3.2 表面擴散模擬.........................56
    3.2.1 溫度為定值之表面擴散模擬......56
         3.2.2 溫度為變數之表面擴散模擬......59
Chapter 4 模擬結果與討論.....................73
    4.1 表面擴散模擬.........................73
         4.1.1 固定溫度的表面擴散模型........73
         4.1.2溫度分佈的表面擴散模型.........80
    4.2模擬模型討論..........................82
Chapter 5 結論...............................99
Chapter 6 參考文獻..........................101

                                

Chapter 6 參考文獻
1. F. A. Nichols and W. W. Mullins, Journal of Applied
Physics 36 (6), 1826(1965).
2. F. A. Nichols, Journal of Materials Science 11 (6), 1077
(1976).
3. D. H. Kwon, K. M. Kim, J. H. Jang, J. M. Jeon, M. H.Lee,
G. H. Kim, X.S. Li, G. S. Park, B. Lee, S. Han, M. Kim
and C. S. Hwang, Nature Nanotechnology 5 (2), 148-153
(2010).
4 R. Waser and M. Aono, Nat. Mater. 6 (11), 833-840 (2007).
5. A. Sawa, Materials Today 11 (6), 28 (2008).
6. W. Y. Chang, Y. C. Lai, T. B. Wu, S. F. Wang, F. Chen
and M. J. Tsai,Applied Physics Letters 92 (2) (2008).
7. W. H. Guan, S. B. Long, Q. Liu, M. Liu and W. Wang, Ieee
Electron Device Letters 29 (5), 434-437 (2008).
8. C. Yoshida, K. Tsunoda, H. Noshiro and Y. Sugiyama,
Applied Physics Letters 91 (22) (2007).
9. T. Sakamoto, K. Lister, N. Banno, T. Hasegawa, K. Terabe
and M.Aono, Appl. Phys. Lett. 91 (9), 092110 (2007).
10. M. N. Kozicki, M. Balakrishnan, C. Gopalan, C.
Ratnakumar and M.Mitkova, presented at the Non-Volatile
Memory Technology Symposium,2005, 2005
11. T. Sakamoto, H. Sunamura, H. Kawaura, T. Hasegawa, T.
Nakayama and M.Aono, Appl. Phys. Lett. 82 (18), 3032-
3034 (2003).
12. Y. S. Park, S. Y. Lee, S. M. Yoon, S. W. Jung, B. G.
Yu, S. J. Lee and S.G. Yoon, Applied Physics Letters 91
(2007).
13. X. F. Liang, Y. Chen, L. Shi, J. Lin, J. Yin and Z. G.
Liu, Journal of Physics D-Applied Physics 40 (16), 4767
(2007).
14. H. Y. Lee, P. S. Chen, T. Y. Wu, Y. S. Chen, C. C.
Wang, P. J. Tzeng,C.H. Lin, F. Chen, C. H. Lien and M.
J. Tsai, presented at the Electron Devices Meeting,
2008. IEDM 2008. IEEE International, 2008
15. A. Sawa, T. Fujii, M. Kawasaki and Y. Tokura, Applied
Physics Letters 85 (18), 4073-4075 (2004).
16. Y. Tokunaga, Y. Kaneko, J. P. He, T. Arima, A. Sawa, T.
Fujii, M. Kawasaki and Y. Tokura, Applied Physics
Letters 88 (22) (2006).
17. B. J. Choi, D. S. Jeong, S. K. Kim, C. Rohde, S. Choi,
J. H. Oh, H. J. Kim, C.S. Hwang, K. Szot, R. Waser, B.
Reichenberg and S. Tiedke, Journal of Applied Physics
98 (3) (2005).
18. M. Janousch, G. I. Meijer, U. Staub, B. Delley, S. F.
Karg and B. P.Andreasson, Adv. Mater. 19 (17), 2232-
2235 (2007).
19. K. Szot, W. Speier, G. Bihlmayer and R. Waser, Nat.
Mater. 5 (4), 312-320 (2006).
20. Lord Rayleigh, Proc. Longon Math. Soc. 10, 4 (1878).
21. Rodel, J. and Glaeser, M. (1990) J. Am. Ceram. Soc. 73,
592-601.
22. W. W. Mullins, Journal of Applied Physics 28 (3), 333
(1957).
23. F. A. Nichols and W. W. Mullins, TMS-AIME 233 (10),
1840-1848 (1965).
24. W. W. Mullins, Journal of Applied Physics 28 (3), 333
(1957).
25. X. Guo and C. Schindler, Applied Physics Letters 91
(13), 133513 (2007).
26. In Kyeong Yoo, Bo Soo Kang, Seung Eon Ahn, Chang Bum
Lee,Myoung Jae Lee, Gyeong-Su Park, and Xiang-Shu Li
IEEE TRANSACTIONS ON NANOTECHNOLOGY, VOL. 9, NO. 2, 2010
27. S. C. Chae, J. S. Lee, S. Kim, S. B. Lee, S. H. Chang,
C. Liu, B. Kahng, H. Shin, D. W. Kim, C. U. Jung, S.
Seo, M. J. Lee and T. W. Noh, Advanced Materials 20
(6), 1154 (2008).
28. U. Russo, D. Kamalanathan, D. Ielmini, A. L. Lacaita
and M. N. Kozicki,IEEE Trans. Electron Devices 56 (5),
1040-1047 (2009).
29. U. Russo, D. Ielmini, C. Cagli and A. L. Lacaita, Ieee
Transactions on Electron Devices 56 (2), 193-200 (2009).
30. U. Russo, D. Ielmini, C. Cagli and A. L. Lacaita, Ieee
Transactions on Electron Devices 56 (2), 186-192 (2009).
31. L. Goux, J. G. Lisoni, M. Jurczak, D. J. Wouters, L.
Courtade and C. Muller, Journal of Applied Physics 107
(2) (2010).
32. T. Tsuruoka, K. Terabe, T. Hasegawa and M. Aono,
Nanotechnology 21 (42) (2010).
33. 熊昌鉑,”垂直與水平架構之導電絲電阻記憶元件的製作與導電
絲成長暨記憶穩定性機制的探討”博士論文,民國99年
34. 廖信煒,”電阻式記憶體轉換機制之微觀模擬",碩士論文,民國99
年

全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文