XII相變存儲器的工作原理及測試方法分析綜述1.1相變存儲器的工作原理相變存儲器的工作原理主要就是相變材料在晶態和非晶態之間的來回轉化，晶態時的相變材料電阻值小，非晶態時的相變材料電阻值大，就可以作為計算機內部存儲中的0和1這兩個狀態。相變材料不同相之間的電阻差異明顯，晶態的材料具有長程有序的原子排列，電流可以很好的通過，外在表現為低阻態；非晶態的材料原子排列雜亂無序或短程有序，不方便電流的輸運，外在表現為高阻態。這兩者不同的狀態可以被人們很方便的區分成高阻態和低阻態。這種巨大的電阻值差異，也可以為相變存儲器帶來很好的噪聲容限，可以加強器件的性能。如圖1-1所示，當在相變存儲器兩端通入較大的電壓時，相變材料在這個較大電壓下會產生熱，周圍的SiO2絕緣層可以隔熱，將熱量保持在相變材料上，直至相變材料融化。這時快速減小電壓，使相變材料上的溫度也迅速減小，淬火形成非晶態。這就是相變存儲器的SET操作和過程。當通入一適宜的電壓時，使相變材料可以緩慢的升溫到超過結晶溫度但是沒有達到熔點時，保持這個電壓一段時間，使相變材料有足夠的時間進行結晶，再緩慢減小電壓，使相變材料上施加的溫度緩慢減少，就可以讓相變材料進行結晶。這就是相變存儲器的RESET操作和過程。相變存儲器的讀操作是加一較小的電壓，通過相變存儲器中流過電流的大小來判斷相變存儲器此時存儲的狀態。若通過較大的電流，則相變層電阻較小，此時存儲的狀態為低阻態；若通過較小的電流，則相變層電阻較大，此時存儲的狀態為低阻態。1.3相變存儲器的測試相變存儲器的測試主要是用半導體分析儀進行測試，這里使用的是AgilentB1500A半導體分析儀。它是多種測量和分析功能整合而成，可以很好的快速表征器件。它可以執行電流-電壓曲線的測量和電容-電壓曲線的測量。它還可以與電腦連接，通過EasyEXPERT軟件連接，更方便使用。在沒有連接上半導體分析儀時，這個軟件也可以用來操作，可以編輯測試程序，軟件可以在官網下載。如下是它的一些配置信息：下載的軟件安裝好之后，打開會出現下面的對話框，需要建立一個新的工作區并且點擊右上方的continue按鈕進入軟件。圖2-1新建工作區新建好工作區后，軟件的界面如下：圖2-2EasyEXPERT軟件界面可以看到這個軟件的菜單欄、模塊欄和工作區。這時點擊Tools/ Preference，在跳出來的Preference對話框中選擇Legacy。這一步是讓界面顯示回到老版本中，可以更多的調用出一些設置模塊。圖2-3Preference對話框 圖2-4老版本的軟件界面再點擊右側的Configuration按鈕，再點擊Modules板塊，可以看到對話框如下所示，這時注意每個模塊后面的顯示情況，如果Status下方都是PASS的話，就表面各個模塊的使用是沒有問題的。這時所有的配置已經完成，就可以開始測試了。圖2-5Configuration對話框測試時，主要利用相變存儲器的I-V特性進行測試，利用半導體分析儀的I-V測試模塊。先將待測試的硅片放置于測試臺上，在顯微鏡的觀察下，將探針放置于所要測量的電極上。然后用測試儀的SET1模