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随着制造工艺的迅速发展,半导体器件的尺寸越来越小,传统半导体存储器越来越接近物理极限,人们迫切地需要开发新一代的非挥发存储器。阻变存储器因为其简单的器件结构、较低的操作电压和功耗、快速的读写速度等诸多优点而受到广泛关注。其中,基于相分离的锰氧化物因被发现具有优异的电致电阻效应而引起很大兴趣。不过目前这种电阻转换在电场作用下是不可逆的,不能实现可重复的写入和擦除过程,难以在实际器件中获得应用。 为了能够可逆地调控体系阻态,我们设计了一个三端的存储结构,希望实现在一个方向进行写入而在另一个方向进行擦除。通过使用介电电泳模型的蒙特卡罗方法我们研究了相分离锰氧化物的电阻转变效应,发现这种想法是可行的。在模拟中,为了简化计算,我们用竖直方向的电场进行写入,而用水平方向的电场进行擦除。具体发现如下: 1)通过施加竖直方向的成型电压,材料中金属相会排列成沿着电场方向的导电细丝,使体系进入这个方向的低阻态(“1”),实现写入过程。 2)通过施加水平方向的擦除电压,可使导电细丝逐渐溶解,使系统回到高阻态(“0”),实现擦除过程。 3)如果选择合适大小的擦除电压及脉冲长度,可以使导电细丝发生断裂但大体的形状仍然保持,这样通过在竖直方向施加较小的写入电压,可以在材料中重新形成导电细丝,系统再次进入低阻态。 4)系统在导电细丝形成后,通过施加周期性的写入和擦除电压脉冲,可以控制系统中导电细丝的产生和溶解,使系统在高、低阻态间重复地转换,从而实现“0”和“1”的数据存储。