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As a next-generation memory, resistive random access memory (RRAM) is attracting attention for its fast speed and non-volatility. Nevertheless, an additional selecting element is required to solve the sneak path problem. However, nonlinear devices such as transistors and selectors not only degrade density of the RRAM array, but also increase difficulty of 3D integration. Therefore, in this study, we propose a method for improving the current-voltage (I-V) nonlinearity of an Pt/Al₂O₃/TiOx/Ti/Pt RRAM. Oxygen concentration was controlled based on electrical flexibility of TiOx encompassing metallic and semiconducting properties; and three devices with different TiOx were fabricated. As the O/Ti atomic ratio increases from 1.31 to 1.74, the enhanced I-V nonlinearity was confirmed, which was also quantitatively verified through fitting with a hyperbolic sine function. Reflecting the measured nonlinearity, RRAM passive array was constructed and its read margin was investigated by SPICE simulation. As a result, it is demonstrated that the read margin was improved by increasing the nonlinearity. For TiO1.74 sample which exhibits the highest nonlinearity, a read margin of 22.97% was achieved in 27 × 27 array size. By increasing the nonlinearity of RRAM devices, it is expected that RRAM passive array can be utilized for future high-density storage class memory.
#Resistive random access memory #passive crossbar array #current-voltage nonlinearity

목차

Abstract
I. INTRODUCTION
II. DEVICE FABRICATION
III. NONLINEARITY MEASUREMENT
IV. READ MARGIN SIMULATION
V. CONCLUSIONS
REFERENCES

참고문헌 (41)

참고문헌 신청
S. A. McKee, “Reflections on the memory wall,” in Proceedings of the 1st conference on Computing frontiers, p. 162, 2004. google schola F. Pan, S. Gao, C. Chen, C. Song, and F. Zeng, “Recent progress in resistive random access memories: Materials, switching mechanisms, and performance,” Mater. Sci. Eng. R-Rep., vol. 83, pp. 1-59, 2014. google schola H.-S. P. Wong, H.-Y. Lee, S. Yu, Y.-S. Chen, Y. Wu, P.-S. Chen, B. Lee, F. T. Chen, and M.-J. Tsai, “Metal-oxide RRAM,” Proc. IEEE, vol. 100, no. 6, pp. 1951-1970, 2012. google schola K. Jeon, J. Kim, J. J. Ryu, S.-J. Yoo, C. Song, M. K. Yang, D. S. Jeong, and G. H. Kim, “Selfrectifycing resistive memroy in passive crossbar arrays,” Nat. Commun., vol. 12, p. 2968, 2021. google schola Y. Duan, H. Gao, J. Guo, M. Yang, Z. Yu, X. Shen, S. Wu, Y. Sun, X. Ma, and Y. Yang, “Effect of nitrogen capture ability of quantum dots on resistive switching characteristics of AlN-based RRAM,” Appl. Phys. Lett., vol. 118, p. 013501, 2021. google schola

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